Постоянный ток и его законы

Электрический ток – направленное движение электрических зарядов.

Сила электрического тока:

Для постоянного электрического тока:

Плотность электрического тока:

Силу тока можно рассчитать так:

Где

Электрический ток будет проходить до тех пор, пока потенциалы всех трех проводников не сравняются. Осуществляется разделение зарядов. Это используется в источниках тока. Разделение зарядов происходит под действием сил неэлектростатической природы. Силы неэлектрстатической природы в источниках тока называют сторонними силами, а работу, совершаемую ими, работой сторонних сил.

Отношение работы сторонних сил А_ст к величине заряда Q₀ обозначают буквой ξ и называют электродвижущей силой (ЭДС):

Работа на произвольном участке цепи 1-2 равна:

Закон Ома для однородного участка цепи:

Электрическая проводимость:

Сопротивление однородного цилиндрического проводника:

Удельная электрическая проводимость:

Соединение проводников:

1) Последовательное:

2) Параллельное:

При увеличении температуры сопротивление проводников возрастает по линейному закону:

Закон Джоуля-Ленца:

Если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идёт на его нагревание и, по закону сохранения энергии,

Используя эти выражения, получим выражение, представляющее собой закон Джоуля-Ленца:

Удельная тепловая мощность тока:

Используя

Получим – обобщенное выражение закона Джоуля-Ленца в дифференциальной форме, пригодное для любого проводника.

Закон Ома для неоднородного участка цепи:

Из формул

Получаем закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме:

Закон Ома для замкнутой цепи:

При разомкнутой цепи:

 

Правила Кирхгофа.

Любая точка цепи, в которой сходится не менее трех проводников с током, называется узлом. При этом ток, входящий в узел, считается положительным, а ток, выходящий из узла, - отрицательным.

Первое правило Кирхгофа:

Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю.

Например,

Рассмотрим контур, состоящий из трех участков

Применяя закон Ома запишем:

Складывая почленно получим:

Это уравнение выражает второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС встречающихся в этом контуре: