Закон Ома для участка цепи, не содержащего э.Д.С.

Закон Ома для участка цепи, не содержащего э. д. с., устанавли­вает связь между током и напряжением на этом участке. Примени­тельно к рис.1.7

U_ab = IR

или

I = U_ab/R = (φ_a – φ_b)/R

Закон Ома для участка цепи, содержащего э.Д.С.

Закон Ома для участка цепи, содержащего э. д. с., позволяет найти ток этого участка по известной разности потенциалов (φ_a - φ_с) на концах участка цепи и имеющейся на этом участке э. д. с. Е. Для схемы рис. 1.8, а

I = (φ_a – φ_c + Е)/R = (U_ac + E)/R.

для схемы рис. 1.8, б

I = (φ_a – φ_c - Е)/R = (U_ac - E)/R.

Уравнения математически выражают закон Ома для участка цепи, содержащего э. д. с.; знак + перед Е соответствует рис. 1.8,а, знак минус - рис. 1.8, б.

Законы Кирхгофа

В сложных схемах токи и напряжения можно определить с помощью законов Кирхгофа. Закон Кирхгофа для тока: сумма токов, притекающих к узлу, равна сумме токов, вытекающих из узла. Рассмотрим схему на рис. 1.9. Здесь ток I₁ – полный ток, притекающий к узлу А, а токи I₂ и I₃ — токи, вытекающие из узла А. Следовательно, можно записать

I₁ = I₂ + I₃

Аналогично для узла В, І₃ = I₄ + I₅. Предположив, что I₄ = 2 мА и I₅ = 3 мА, получим, I₃ = 2 + 3 = 5 мА. Приняв I₂=1 мА, получим I₁ = 1 + 5 = 6 мА.

Рис.1.9

Далее можно записать для узла С, I₆ = I₄ + I₅ = 2 + 3 = 5 мА, для узла D,

I₁= I₂ + I₆ = 1 + 5 = 6 мА.

Закон Кирхгофа для напряжений: полная ЭДС, действующая в замкнутом контуре, равна сумме падений напряжения на всех резисторах в этом контуре.

Рассмотрим схему на рис. 1.10.

Рис.1.10

Для кон­тура ABEF можно записать, E₁ = U_R1+U_R2, а для контура ACDF,

Е₁ - Е₂ = U_Rl + U_R3, а для контура BCDE, E₂ +U₃ = U₂. Зная Е₁, Е₂ можно найти U₁, U₂, U_3.

Действие электрического тока

Непосредственно наблюдать электрический ток человек не может, а о наличии тока он судит по сопровождающим этот ток явлениям. Подобные явления можно наблюдать с помощью различных приемников электроэнергии.

Когда ток течет по цепи, он вызывает три эффекта:

1. нагрев;

2. магнетизм;

3. химическое действие.

На эффекте нагревания основана работа таких электрических приборов, как осветительные лам­пы и нагревательные элементы.

На явлении маг­нетизма основана работа реле, электромоторов и генераторов. Химическое действие тока исполь­зуется для гальванопластики и зарядки батарей. Для цепи, показанной на рис. 1.11, химическая энергия батареи сначала превращается в электри­ческую энергию, а потом в тепловую энергию нити накала лампы.

Рис.1.11. Лампа, электромотор и батарея - тепловое, магнитное и химическое действие тока

Указанные три электрических эф­фекта взаимообратимы. Нагрев термопары вызо­вет появление электродвижущей силы и, следова­тельно, электрического тока. На практике это явление применяется в измерительных приборах. При вращении катушки с проволокой в поле маг­нита возникает электродвижущая сила (э.д.с.) и, соответственно, электрический ток. На этом осно­вана работа генератора. Химическое действие то­ка, например, в батарее, создает э.д.с., которая приводит к появлению электрического тока.