1. Основные сведения

Явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в вакууме называется электрическим током проводимости.

Интенсивность электрического тока оценивается физической величиной, называемой силой электрического тока.

где I – сила тока [А]

Q – заряд [Кл]

Q = e×n

t – время [сек].

Электрическое напряжение – это энергетическая характеристика электрического поля, численно равная работе при перемещении заряда в 1 Кл между двумя точками электрического поля.

где U – напряжение [В]

А – работа [Дж]

Е – напряженность электрического поля [В/м].

Напряжение есть разность потенциалов.

Электрическая проводимость проводника показывает, какой величины ток образуется в проводнике данных размеров при напряжении на его концах в 1 В.

где G – проводимость [См]

I – ток [A]

S – площадь сечения [м²]

l – длинна проводника [м].

Величина, обратная проводимости, называется электрическим сопротивлением.

где R – электрическое сопротивление [Ом]

ρ – удельное сопротивление [Ом×м]

U – напряжение [В]

γ – удельная проводимость [См/м].

Сопротивление проводника зависит от температур:

где α – температурный коэффициент сопротивления [ºС^-1]

t₁ и t₂ – начальная и конечная температуры.

1.1 Основные законы электротехники

1. Законы Ома.

а) для участка цепи:

Ток на пассивном участке цепи прямо пропорционален приложенному к этому участку напряжению и обратно пропорционален его сопротивлению:

где [I] = 1 А – электрический ток

[U] = 1 В – напряжение

[R] = 1 Ом – сопротивление.

б) для всей цепи

Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

где [E] = 1 В – ЭДС

[R] = 1 Ом – сопротивление

[r₀] = 1 Ом – внутреннее сопротивление источника.

Величину, равную произведению тока на внутреннее сопротивление цепи, называют внутренним падением (потерей) напряжения.

т.е. ЭДС источника численно равно сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи

2. Законы Кирхгофа

Рис. 1.

а) первый закон Кирхгофа

применяется для узлов электрической цепи.

Алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю

или сумма токов, направленных к узлу электрической цепи, равна сумме токов, направленных от узла электрической цепи.

Пример: для узла 2 (Рис. 1).

Токи, направленные к узлу имеют знак «+»; направленные от узла имеют знак «–».

б) второй закон Кирхгофа

Алгебраическая сумма всех действующих ЭДС в любом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме всех падений напряжения на сопротивлениях, входящих в данный контур

Раскрытие алгебраических сумм ЭДС и падения напряжения следует производить в соответствии с правилом знаков:

1. Если направление ЭДС совпадает с условно выбранным направлением обхода по контуру, то ЭДС берут со знаком «+», если направление ЭДС не совпадает с выбранным направление обхода, то со знаком «–».

2. Если направление тока на участке цепи совпадает с выбранным направлением обхода контура, то падение напряжения на этом участке будет со знаком «+», если направление тока не совпадает с направлением обхода контура, то со знаком «–».

Рис. 2.

Пример: Запишем II з. Кирхгофа для контура 1-2-5-6-1. Обходим контур по часовой стрелке:

E₁-E₂=I₁R₁+I₁r₀₁-I₂R₂-I₂r₀₂.