Под Rцепи следует понимать сопротивление и внешней части цепи R и сопротивление источника тока r.
I = ε/(R+r)
Сила тока в замкнутой цепи прямопропорциональна ЭДС источника тока и обратнопропорциональна полному сопротивлению цепи.
Если закон Ома записать следующим образом е = IR+Ir, становится ясно, что IR есть внешнее напряжение, т.е. энергия, отданная единицей заряда внешнему участку цепи, а Ir – внутреннему участку.
Сторонние силы компенсируют потерянную зарядами энергию.
Рассмотрим частные случаи закона Ома для всей цепи:
1 R → ∞ со это наблюдается при разрыве цепи
I = s/(R+r)→ 0 =>1r = 0; ε = IR.
При разомкнутой цепи напряжение на полюсах источника тока равно ЭДС источника тока, ε = Uвнешн.
2 R → 0 Этот случай называют коротким замыканием. Сила тока в этом случае будет максимальной, а внутреннее напряжение соответствует ЭДС, т.е.
Imax = ε/r; ε= Imax×r = Uвнутр.
Во всех остальных случаях ε = Uвнешн.+ Uвнyтp.
Работа и мощность тока
При прохождении тока по различным участкам цепи электрическая энергия превращается в другие виды энергии: механическую, внутреннюю, электромагнитную и т.д.
Работа, совершаемая движущимися в проводнике, зарядами находятся А = Q*U.
Q - величина прошедшего заряда,
U - напряжение на участке.
Величина протекающего заряда в свою очередь определяется Q = It
A = IUt
Величина работы, совершаемой током на некотором участке, находится произведением силы тока, напряжения и времени. Работа для замкнутой цепи или полная работа будет
Ао = I (ε + ∆φ);
∆φ = 0;
Ао = Iεt.
e - Э ДС источника тока
P = A/t;
P = IUt/t = IU;
P = IU.
а полная мощность Рполн. = Iε
I=1A;
U=1B;
t=lc.;
А=1ВАс=1Дж;
Р=1ВА=1Вт.
В технике широко используется внесистемная единица работы киловатт - час 1кВт/ч = 1000Вт×3600с. = 3.6×106 Дж.
Тепловое действие тока, закон Джоуля – Ленца
Если на каком-либо участке электрическая энергия полностью превращается во внутреннюю т.е. А = Q, то выделяемое тепло находится Q = IUt, но в этом случае U = IR, следовательно, Q = I2Rt. Закон Джоуля-Ленца представляет собой закон сохранения энергии в электрической цепи. Тепловое действие тока используется в нагревательных приборах. Так как провода обладают сопротивлением, то при прохождении по ним тока происходит их нагревание. Чтобы избежать перегрева проводов при перегрузках в цепи, электрическую цепь защищают с помощью предохранителей. Наиболее простыми из них и широко распространёнными являются плавкие предохранители. В определённом месте электрической цепи ставят небольшой проводник из легкоплавкого металла и с повышенным удельным сопротивлением. Если сила тока превышает допустимую величину, предохранитель плавится и цепь размыкается.
Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц, которыми могут являться имеющие отрицательный заряд электроны (например, в металле) и как положительно, так и отрицательно заряженные ионы (например, в жидкостях). В ряде случаев ток могут создавать одновременно частицы обоих зарядов: ионы разных знаков в электролитах, положительные ионы и электроны в газе и т.д.
Согласно классической модели электропроводности твердых тел атомы металла образуют кристаллическую решетку, состоящую из положительно заряженных ионов, и газа свободных электронов, полностью компенсирующего электрический заряд ионов. Такой газ образуется при отрыве валентных электронов от атомов металла; электроны названы свободными, потому что после отрыва от атомов могут перемещаться по всему объему проводника. Движение электронов носит хаотический характер и не создает электрического тока подобно тому, как хаотическое тепловое движение молекул в газе не приводит к возникновению их направленного перемещения. Во внешнем электрическом поле, однако, наряду с хаотическим движением возникает добавочное: дрейф электронов под действием сил F электрического поля:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.