Закон Ома для участка цепи:

Сила тока на участке цепи прямопропорциональна напряжению и обратнопропорциональна сопротивлению участка.

Амперметр - включается последовательно с проводником, в котором измеряется сила тока.

Вольтметр - подключается параллельно проводнику , на котором измеряется напряжение.

28. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца.

Работа тока - работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника;

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.

Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:

Мощность тока- отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.

Закон Джоуля – Ленца:

При прохождении тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.

По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.

В системе СИ: Q= 1 Дж

29. Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Последовательное(1) Параллельное(2)

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников (1) сила тока во всех проводниках одинакова:I₁ = I₂ = I, где I – сила тока

(1)

По закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны

U₁ = IR₁, U2 = IR₂.

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2:

U = U₁ + U₂ = I(R₁ + R₂) = IR, где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:

R = R₁ + R₂.

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников. При параллельном соединении (2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы:

U₁ = U₂ = U.

Сумма токов I₁ + I₂, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

I = I₁ + I₂

Записывая на основании закона Ома

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим:

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников. Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников. Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На (3) приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

(3)

30. Источники тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

Источник тока - это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника.

Существуют различные виды источников тока:

• Механический источник тока – механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. К ним относятся: электрофорная машина (диски машины приводятся во вращение в противоположных направлениях. В результате трения щеток о диски на кондукторах машины накапливаются заряды противоположного знака), динамо-машина, генераторы.

• Тепловой источник тока – внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию.

Например, термоэлемент - две проволоки из разных металлов необходимо спаять с одного края, затем нагреть место спая, тогда между другими концами этих проволок появится напряжение. Применяются в термодатчиках и на геотермальных электростанциях.

• Световой источник тока – энергия света преобразуется в электрическую энергию.

Например, фотоэлемент - при освещении некоторых полупроводников световая энергия превращается в электрическую. Из фотоэлементов составлены солнечные батареи.

Применяются в солнечных батареях, световых датчиках, калькуляторах, видеокамерах.

• Химический источник ток – в результате химических реакций внутренняя энергия преобразуется в электрическую.

Например, гальванический элемент - в цинковый сосуд вставлен угольный стержень. Стержень помещен в полотняный мешочек, наполнен-ный смесью оксида марганца с углем. В элементе используют клейстер из муки на растворе нашатыря. При взаимодействии нашатыря с цинком, цинк приобретает отрицательный заряд, а угольный стержень - положительный заряд. Между заряженным стержнем и цинковым сосудом возникает электрическое поле. В таком источнике тока уголь является положительным электродом, а цинковый сосуд - отрицательным электродом.

Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею.

Источники тока на основе гальванических элементов применяются в бытовых автономных электроприборах, источниках бесперебойного питания.

Аккумуляторы - в автомобилях, электромобилях, сотовых телефонах.

Сторонние силы - силы неэлектрической природы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока.

Сторонними считаются все силы отличные от кулоновских сил.

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

, где — ЭДС источника напряжения(В), I— сила тока в цепи (А), R — сопротивление всех внешних элементов цепи(Ом), r — внутреннее сопротивление источника напряжения(Ом) .

31. Электрический ток в металлах, газах и вакууме. Плазма.

Носители тока в металлах – электроны.

Электрический ток в металлах – направленное движение электронов

Ток используется для изготовления линий электропередач, генераторов, трансформаторов.

32. Электрический ток в жидкостях. Электролиты. Закон электролиза Фарадея.

Жидкости по степени электропроводности делятся на:

• диэлектрики (дистиллированная вода). Диэлектрик (изолятор) — вещество, плохо проводящее электрический ток.

• проводники (электролиты). Проводники – электрические, вещества, хорошо проводящие электрический ток, т. е. обладающие высокой электропроводностью (низким удельным сопротивлением r)

• полупроводники (расплавленный селен). Полупроводники занимают промежуточное положение по электропроводности (или по удельному сопротивлению) между проводниками и диэлектриками.

Электролиты —вещества, расплавы или растворы, которые проводят электрический ток вследствие распада молекул на ионы, однако сами вещества не проводят электрический ток .

Электролиты относятся к проводникам второго рода. В отличие от металлов и полупроводников (проводников первого рода), протекание тока в которых не сопровождается какими-либо химическими превращениями, в электролитах протекание тока всегда сопровождается химическими превращениями. Электролитами являются растворы солей, кислот и щелочей в воде и некоторых других жидкостях, а также расплавы солей, являющихся в твердом состоянии ионными кристаллами.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождающиеся выделением на электродах составных частей электролита называется электролизом