Электрический ток презентация

Лекция № 4s (тема для самостоятельной проработки студентами) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Носители тока в средах Электрический ток  перенос заряда q через поверхность S (через сечение проводника).

При включении электрического поля скорость носителей При включении электрического поля скорость носителей

Сила и плотность тока Сила тока (количественная характеристика электрического тока)

Вектор плотности тока Вектор плотности тока

Если ток создается носителями обоих знаков, то сила тока Если ток создается носителями обоих знаков, то сила тока

Скорости дрейфа «+» и «–» носителей Скорости дрейфа «+» и «–» носителей

Уравнение непрерывности В силу закона сохранения заряда, сила тока через замкнутую поверхность S равна скорости убывания заряда, содержащегося в объеме V, ограниченном этой поверхностью. Уравнение непрерывности:

согласно теореме Остроградского-Гаусса согласно теореме Остроградского-Гаусса

Согласно (4s.7) в точках, для которых Согласно (4s.7) в точках, для которых

В этом случае вектор В этом случае вектор

Электрическое поле в проводнике с током. Сторонние силы Чтобы поддерживать ток длительное время, нужно от конца проводника с меньшим потенциалом φ2 непрерывно отводить приносимые током заряды, а к концу с большим потенциалом φ1 – непрерывно их подводить

Перенос «+» зарядов в направлении возрастания потенциала (против кулоновских сил э/ст поля) осуществляется сторонними (неэлектростатическими) силами. Перенос «+» зарядов в направлении возрастания потенциала (против кулоновских сил э/ст поля) осуществляется сторонними (неэлектростатическими) силами.

Величина, равная работе сторонних сил над единичным «+» зарядом, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи (или на ее участке): Величина, равная работе сторонних сил над единичным «+» зарядом, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи (или на ее участке):

Работа сторонних сил над зарядом q на участке цепи 1-2 ЭДС на участке 1-2

В электрической цепи, состоящей из системы проводников и источников тока действуют и кулоновское поле В электрической цепи, состоящей из системы проводников и источников тока действуют и кулоновское поле

Величина, численно равная работе, совершаемой кулоновскими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется падением напряжения (напряжением) на участке цепи 1-2: Величина, численно равная работе, совершаемой кулоновскими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется падением напряжения (напряжением) на участке цепи 1-2:

Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах Закон Ома в интегральной форме для однородного участка проводника

для однородного цилиндрического проводника для однородного цилиндрического проводника

Если электрический ток обусловлен носителями одного знака, то С учетом (4s.15)

Для случая тонких проводников (или контура тока в объемном проводнике) и совпадения направления тока с осью проводника плотность тока j можно считать постоянной во всех точках сечения провода S. Из (4s.16) Для случая тонких проводников (или контура тока в объемном проводнике) и совпадения направления тока с осью проводника плотность тока j можно считать постоянной во всех точках сечения провода S. Из (4s.16)

Тогда где

(4s.18), (4s.19) - интегральные формы з-на Ома для неоднородного участка цепи ε12 и I – алгебраические величины: ε12>0 способствует движению «+» носителей в направлении (1-2), ε12<0 – препятствует.

Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме Работа постоянного тока

При протекании тока в проводнике выделяется тепло Используя (4s.14), получаем интегральную форму закона Джоуля-Ленца

Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме Согласно (4s.22) в выделенном в проводнике цилиндрическом объеме, за время dt выделяется элементарное тепло

Удельная тепловая мощность тока Дифференциальная форма закона Джоуля-Ленца

Самостоятельно: Правила Кирхгофа для разветвленных электрических цепей Узел (цепи) – точка, в которой сходятся более двух проводников.

Второе правило Кирхгофа: алгебраическая сумма произведений сил токов в отдельных участках произвольного замкнутого контура на их сопротивления равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре: – следует из з-на Ома для неоднородного участка цепи, относится к вы-деленному в разветвленной цепи замкнутому контуру