Закон Ома для участка цепи

Электрический ток. Определение. Условия для возникновения электрического тока.

Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток, характеристики которого не изменяются со временем, называют постоянным током. Направлением электрического тока условились считать направление движения положительных зарядов.

Условием для возникновения электрического тока является:

Наличие электрического поля

Наличие свободных зарядов

Электрическое поле может быть создано двумя разноимённо

заряженными телами. Соединив проводниками заряженные тела, можно получить ток в течение короткого интервала времени.

Для количественной оценки тока принимают силу тока.

I = (Δq)/(Δd) (А) Где I – скалярная величина

 

Сила тока зависит от q, концентрации заряда, скорости перемещения и поперечного сечения проводника.

I=q*n*v*s

 

Под действием электрических (кулоновских) сил положительно заряженные частицы движутся в направлении силовых линий электрического поля, отрицательно заряженные – в противоположном направлении. Движение зарядов может происходить и под действием неэлектрических сил (например, магнитных), а также при диффузии или химических реакциях.

Участок электрической цепи, в котором на движущиеся электрические заряды кроме кулоновских действуют еще и сторонние силы, называют неоднородным, а участок, на котором действуют только кулоновские силы, - однородным.

Поддерживать постоянно в проводниках электрический ток можно лишь в том случае, если создана замкнутая цепь из проводников и в этой цепи есть источник тока, называемый иначе генератором.

К химическим источникам тока относят гальванические элементы и аккумуляторы. В них заряды переносятся в результате химических реакций. В гальваническом элементе реагенты расходуются необратимо, а в аккумуляторе они могут восстанавливаться путем пропускания через него электрического тока противоположного направления от других источников.

Генераторами служат фотоэлементы, термоэлементы. Наиболее широко в технике используют индукционные генераторы.

 

Действие электрического тока

1) Проводник нагревается (исключение: сверхпроводники);

2) Под действием электрического тока в растворах и расплавах солей происходит электролиз;

3) В электрическом поле происходит намагничивание магнитной стрелки.

Магнитные свойства проявляются у всех проводников в электрическом поле.

Гальванический элемент

В любую цепь входит источник питания, который обеспечивает протекание тока в цепи. Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, кроме кулоновских сил называются сторонними силами.

Работа поля в замкнутой цепи равна нулю, работа сторонних сил не должна быть равна нулю. В результате, работы этих сил заряженные частицы внутри источника тока приобретают внутреннюю энергию и отдают её проводникам. При замыкании цепи во всех проводниках создаётся электрическое поле.

ξисточника = А/Δq (В) Где А – работа сторонних сил по перемещению заряда Δq, Δq – переносимый заряд, ξ – электродвижущая сила источника

 

При температурах, близких к -273 ^оС, сопротивление некоторых материалов скачком падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью. Температуру, при которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние, называют критической температурой перехода.

Химические элементы, обладающие свойством сверхпроводимости, расположены в средней части Периодической системы Менделеева (тантал, свинец, ртуть, олово, алюминий).

В измерительной технике, используя сверхпроводимость материалов, получают большие токи с малой ЭДС. Вольтметр, у которого провода из сверхпроводниковых материалов, имеет огромную чувствительность порядка 1*10^-12 В.

Сверхпроводимость используют для получения весьма сильных магнитных полей. Для этого проволоку обмоток электромагнита изготовляют из сверхпроводящих сплавов. В таких обмотках может проходить огромная сила тока, что позволяет получить в электромагните сильное магнитное поле.

 

Закон Ома для участка цепи

Немецкий физик Георг Ом в 1826 обнаружил, что отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная:

U/I=R=const Где R – электрическое сопротивление проводника, измеряется в Ом. 1 Ом = 1В/1А R=(ρ*l)/s Где ρ- удельное электрическое сопротивление проводника. (ρ- физическая константа, характеризующая вещество).

 

Закон Ома для участка цепи: сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R участка цепи.

I=U/R