Презентация на тему: Законы постоянного тока

Законы постоянного тока 1. Электрический ток. Условия существования и характеристики. 2. Источник тока. Сторонние силы. Э.Д.С., напряжение, разность потенциалов, сопротивление. 3. Закон Ома. 4. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. Правила Кирхгофа. Литература. 1. Трофимова Т.И. Курс физики. - § 96 – 101. 2. Савельев И. В. Курс общей физики, том 2. - § 31 - 37 . 3. Касьянов В. А. Физика, 11 класс. - § 1 - 15

Электродинамика - раздел учения об электричестве, в котором рассматриваются явления и процессы, обусловленные движением электрических зарядов Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. За направление тока принимают направление движения положительных зарядов. Сила тока I – скалярная величина, численно равная заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица силы тока – 1 А = 1 Кл/c. Для постоянного тока Для переменного тока

Плотность тока j - векторная величина, численно равная силе тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника или равная электрическому заряду, проходящему за единицу времени через единицу площади поперечного сечения проводника. Для постоянного тока I, текущего перпендикулярно сечению S проводника Направление вектора плотности тока j совпадает с направлением тока. Единица измерения – 1 А/м2

Формула силы и плотности тока

e - величина заряда каждого носителя n - концентрация свободных носителей заряда v - средняя скорость свободных носителй заряда (дрейфовая скорость) S - площадь поперечного сечения проводника Условия возникновения и существования электрического тока Наличие свободных носителей заряда. Наличие электрического поля. Для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счёт сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками тока.

Сторонние силы – силы неэлектростатической природы, действующие на свободные заряды со стороны источников тока Под действием сторонних сил свободные заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля.

Электродвижущая сила (Э.Д.С.) – физическая величина, равная работе, которую совершают сторонние силы источника тока при перемещении единичного положительного заряда. Разность потенциалов между концами однородного участка цепи 1 - 2 - это величина, равная работе, которую совершают электростатические силы при перемещении единичного положительного заряда на этом участке цепи

Неоднородный участок электрической цепи – участок цепи, содержащий один или несколько источников тока. Напряжение на неоднородном участке цепи 1 – 2 - величина, равная работе, совершаемой электростатическими силами и сторонними силами источника тока при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи.

Георг Симон Ом

Закон Ома для однородного участка цепи Сила тока в проводнике I прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.

Закон Ома в дифференциальной форме

Закон Ома для полной или замкнутой цепи Сила тока в замкнутой цепи равна отношению Э.Д.С. источника тока к полному сопротивлению всей цепи.

Закон Ома для неоднородного участка цепи Произведение силы тока I на сопротивление участка цепи R равно сумме разности потенциалов на этом участке и э.д.с. всех источников тока, включенных на данном участке цепи.

Температурная зависимость сопротивления Сопротивление – способность (свойство) проводника противодействовать протеканию электрического тока. Причина. При движении по проводнику свободные носители заряда сталкиваются с частицами (атомами, молекулами, дефектами структуры), которые совершают тепловое движение.

Модель движения электронов в металле Внешнее поле отсутствует Внешнее поле создано

Сверхпроводимость a - металл, b - сверхпроводник

Соединение проводников Последовательное и параллельное соединение проводников

Правила Кирхгофа

Первое правило Кирхгофа. Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю. Первое правило Кирхгофа. Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю. Второе правило Кирхгофа. В любом замкнутом контуре сложной цепи алгебраическая сумма произведений сил токов Ik на сопротивления Rk соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме э.д.с εk , встречающихся в контуре.

Работа и мощность электрического тока

Мощность тока P - работа, совершаемая электрическим током за единицу времени. Единица измерения - 1 Вт

Закон Джоуля – Ленца ( в интегральной форме). Определяет количество теплоты, которое выделяет проводник с током в окружающую среду.

Закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме Выделим в проводнике элементарный цилиндр, ось которого совпадает с направлением тока.

Коэффициент полезного действия источника тока В цепи из источника тока с э.д.с. ε и внутренним сопротивлением r , замкнутой на нагрузку R , течёт ток I .

К. П. Д . источника тока равен отношению мощности P, выделяемой во внешней цепи, к полной мощности Po , развиваемой источником.

Если во внешней цепи только проводник с активным сопротивлением R , то вся энергия источника тока выделяется в виде тепла. В этом случае