Сопротивление. Удельное сопротивление;

Электрическим сопротивлением проводника называется мера способности проводника препятствовать упорядоченному движению по нему электрических зарядов, т.е. прохождению тока.

Сопротивление проводника R равно отношению напряжения U на проводнике к силе тока I в нем,

R = U / I.

Сопротивление проводника - скалярная положительная величина.

Единица измерения в СИ - ом (Ом).

Физический смысл ома: 1 Ом - это сопротивление проводника, по которому течет ток силой 1 А при напряжении на нем 1 В.

1 Ом = 1 В / А.

Сопротивление однородного металлического проводника цилиндрической формы прямо пропорциональна его длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника S,

R = ρ l / S,

где ρ - удельное сопротивление вещества проводника.
Удельное сопротивление (ρ) – постоянная величина. Удельное сопротивление вещества характеризует его способность препятствовать прохождению электрического тока. Она зависит от материала проводника.

 

ЭДС;

Электродвижущая сила (ЭДС) - характеристика способности сторонних сил создавать большую или меньшую разность потенциалов на полюсах источника тока.

Электродвижущая сила ε равна отношению работы сторонних сил A_ст к величине перемещаемого ими заряда q,

ε = A_ст / q.

Физический смысл ЭДС: электродвижущая сила равна работе сторонних сил по перемещению единичного заряда.

Единица ЭДС в СИ - вольт (В).

ЭДС контура равна алгебраической сумме ЭДС каждого источника.

ЭДС источника равна разности потенциалов на его полюсах при разомкнутой внешней цепи.

Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил не во всем контуре, а только на данном участке. ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому. Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории. Так, например, работа сторонних сил при перемещении заряда между клеммами тока вне самого источника равна нулю.

 

Правила Кирхгофа

Первое правило

Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. i ₂ + i ₃ = i ₁ + i ₄

Первое правило Кирхгофа (правило токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумматоков в каждом узле любой цепи равна нулю. При этом втекающий в узел ток принято считать положительным, а вытекающий — отрицательным:

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Это правило следует из фундаментального закона сохранения заряда.

Второе правило

Второе правило Кирхгофа (правило напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений на всех ветвях, принадлежащих любому замкнутому контуру цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура. Если в контуре нет источников ЭДС (идеализированных генераторов напряжения), то суммарное падение напряжений равно нулю:

для постоянных напряжений

для переменных напряжений

Это правило вытекает из 3-го уравнения Максвелла, в частном случае стационарного магнитного поля.

Иными словами, при полном обходе контура потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, является закон ОМА для этой цепи. При составлении уравнения напряжений для контура нужно выбрать положительное направление обхода контура. При этом падение напряжения на ветви считают положительным, если направление обхода данной ветви совпадает с ранее выбранным направлением тока ветви, и отрицательным — в противном случае (см. далее).

Правила Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных линеаризованных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.