Ohmov zakon za odsek vezja z enostavnimi izrazi. Ohmov zakon - neenoten odsek verige Homogeni in neenakomerni odsek verige

Ohmov zakon za homogeni del verige:

Odsek vezja se imenuje homogen, če ne vključuje tokovnega vira. I=U/R, 1 Ohm – upornost prevodnika, v katerem pri 1V teče sila 1A.

Količina upora je odvisna od oblike in lastnosti materiala prevodnika. Za homogeni valjasti prevodnik je njegov R=ρl/S, ρ je vrednost, ki je odvisna od uporabljenega materiala - upornosti snovi, iz ρ=RS/l sledi (ρ) = 1 Ohm*m. Recipročna vrednost ρ je specifična prevodnost γ=1/ρ.

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da se z naraščajočo temperaturo električni upor kovin povečuje. Pri ne prenizkih temperaturah se upornost kovin poveča

absolutna temperatura p = α*p 0 *T, p 0 – upornost pri 0 o C, α – temperaturni koeficient. Za večino kovin je α = 1/273 = 0,004 K -1. p = p 0 *(1+ α*t), t – temperatura v o C.

V skladu s klasično elektronsko teorijo kovin se v kovinah z idealno kristalno mrežo elektroni gibljejo brez upora (p = 0).

Razlog, ki povzroča pojav električnega upora, so tuje nečistoče in fizične napake v kristalni mreži ter toplotno gibanje atomov. Amplituda atomskih nihanj je odvisna od t. Odvisnost upornosti od t je kompleksna funkcija:

p(T) = p ostalo + p id. , p rest – preostala upornost, p ID. - idealna kovinska odpornost.

Idealna odpornost ustreza popolnoma čisti kovini in je določena samo s toplotnimi vibracijami atomov. Na podlagi splošnih premislekov, odpornost id. kovina mora težiti k 0 pri T → 0. Vendar pa je upornost kot funkcija sestavljena iz vsote neodvisnih členov, torej zaradi prisotnosti nečistoč in drugih napak v kristalni mreži upornosti z zmanjšanjem t → na nekaj povečanje DC. p počitek. Včasih gre pri nekaterih kovinah temperaturna odvisnost p skozi minimum. Res premagati odpornost je odvisna od prisotnosti napak v rešetki in vsebnosti nečistoč.

j=γ*E – Ohmov zakon v diferencirani obliki, ki opisuje proces na vsaki točki prevodnika, kjer je j gostota toka, E je električna poljska jakost.

Vezje vključuje upor R in vir toka. V neenakomernem odseku vezja na nosilce toka poleg elektrostatičnih sil delujejo tudi zunanje sile. Zunanje sile lahko povzročijo urejeno gibanje tokovnih nosilcev, kot so elektrostatične sile. V neenakomernem odseku vezja se polje zunanjih sil, ki jih ustvari vir EMF, doda polju električnih nabojev. Ohmov zakon v diferencirani obliki: j=γE. Posplošitev formule na primer neenotnega prevodnika j=γ(E+E*)(1).

Od Ohmovega zakona v diferencirani obliki za nehomogen odsek verige lahko preidemo na integralno obliko Ohmovega zakona za ta odsek. Če želite to narediti, upoštevajte heterogeno območje. V njem je prečni prerez prevodnika lahko spremenljiv. Predpostavimo, da znotraj tega odseka vezja obstaja linija, ki jo bomo imenovali tokovno vezje, ki izpolnjuje:

1. V vsakem odseku, pravokotnem na konturo, imajo količine j, γ, E, E* enake vrednosti.

2. j, E in E* so v vsaki točki usmerjeni tangentno na konturo.

Poljubno izberimo smer gibanja po konturi. Naj izbrana smer ustreza gibanju od 1 do 2. Vzemimo prevodni element s površino S in konturnim elementom dl. Vektorje iz (1) projiciramo na konturni element dl: j=γ(E+E*) (2).

I vzdolž konture je enak projekciji gostote toka na območje: I=jS (3).

Specifična prevodnost: γ=1/ρ. Zamenjava v (2) I/S=1/ρ(E+E*) Pomnožimo z dl in integriramo vzdolž konture ∫Iρdl/S=∫Eedl+∫E*edl. Upoštevajmo, da je ∫ρdl/S=R in ∫Eedl=(φ 1 -φ 2), ∫E*edl= ε 12, IR= ε 12 +(φ 1 -φ 2). ε 12 je, tako kot I, algebrska količina, zato je bilo dogovorjeno, da ko ع pospešuje gibanje pozitivnih nosilcev toka v izbrani smeri 1-2, velja, da je ε 12 >0. Toda v praksi je to tako, ko se pri prehodu po odseku tokokroga najprej sreča negativni pol, nato pa pozitivni. Če ع preprečuje gibanje pozitivnih nosilcev v izbrani smeri, potem je ε 12

Ohmov zakon nehomogen odsek vezja

1.8. Elektrika. Ohmov zakon

Če izoliran prevodnik postavimo v električno polje, bo na proste naboje q v prevodniku delovala sila. Posledično pride do kratkotrajnega gibanja prostih nabojev v prevodniku. Ta proces se bo končal, ko lastno električno polje nabojev, ki nastanejo na površini prevodnika, popolnoma kompenzira zunanje polje. Nastalo elektrostatično polje znotraj prevodnika bo enako nič (glej § 1.5).

Vendar pa lahko v prevodnikih pod določenimi pogoji pride do neprekinjenega urejenega gibanja prostih nosilcev električnega naboja. To gibanje se imenuje električni tok. Smer električnega toka se šteje za smer gibanja pozitivnih prostih nabojev. Da v prevodniku obstaja električni tok, mora biti v njem ustvarjeno električno polje.

Kvantitativno merilo električnega toka je jakost toka I - skalarna fizikalna količina, ki je enaka razmerju naboja Δ q, prenesenega skozi presek prevodnika (slika 1.8.1) v časovnem intervalu Δ t do tega časovnega intervala :

Če se jakost toka in njegova smer s časom ne spreminjata, se tak tok imenuje konstanten.

V mednarodnem sistemu enot (SI) se tok meri v amperih (A). Enota toka 1 A se vzpostavi z magnetno interakcijo dveh vzporednih vodnikov s tokom (glej § 1.16).

Enosmerni električni tok lahko nastane samo v zaprtem tokokrogu, v katerem prosti nosilci naboja krožijo po zaprtih trajektorijah. Električno polje na različnih točkah takega tokokroga je skozi čas konstantno. Posledično ima električno polje v enosmernem tokokrogu značaj zamrznjenega elektrostatičnega polja. Ko pa se električni naboj premika v elektrostatičnem polju po zaprti poti, je delo, ki ga opravijo električne sile, enako nič (glej § 1.4). Zato je za obstoj enosmernega toka potrebna naprava v električnem tokokrogu, ki je sposobna ustvarjati in vzdrževati potencialne razlike v odsekih tokokroga zaradi dela sil neelektrostatičnega izvora. Takšne naprave imenujemo viri enosmernega toka. Sile neelektrostatičnega izvora, ki delujejo na proste nosilce naboja iz tokovnih virov, imenujemo zunanje sile.

Narava zunanjih sil je lahko različna. V galvanskih členih ali baterijah nastanejo kot posledica elektrokemičnih procesov, v generatorjih enosmernega toka nastanejo zunanje sile, ko se prevodniki gibljejo v magnetnem polju. Vir toka v električnem tokokrogu ima enako vlogo kot črpalka, ki je potrebna za črpanje tekočine v zaprtem hidravličnem sistemu. Pod vplivom zunanjih sil se električni naboji gibljejo znotraj tokovnega vira proti silam elektrostatičnega polja, zaradi česar se lahko v sklenjenem krogu vzdržuje stalen električni tok.

Ko se električni naboji premikajo vzdolž enosmernega tokokroga, zunanje sile, ki delujejo znotraj tokovnih virov, opravljajo delo.

Fizična količina, ki je enaka razmerju med delom A st zunanjih sil pri premikanju naboja q z negativnega pola tokovnega vira na pozitivni pol in vrednostjo tega naboja, se imenuje elektromotorna sila vira (EMF):

Tako je EMF določen z delom, ki ga opravijo zunanje sile pri premikanju enega pozitivnega naboja. Elektromotorna sila se tako kot potencialna razlika meri v voltih (V).

Ko se en sam pozitivni naboj giblje vzdolž sklenjenega enosmernega tokokroga, je delo zunanjih sil enako vsoti emf, ki deluje v tem tokokrogu, delo elektrostatičnega polja pa je nič.

Tokokrog enosmernega toka lahko razdelimo na ločene odseke. Območja, kjer ne delujejo zunanje sile (tj. območja, ki ne vsebujejo tokovnih virov), se imenujejo homogena. Območja, ki vključujejo tokovne vire, imenujemo nehomogena.

Ko se en sam pozitivni naboj premakne vzdolž določenega odseka tokokroga, delo opravijo elektrostatične (Coulombove) in zunanje sile. Delo elektrostatičnih sil je enako potencialni razliki Δφ 12 = φ 1 – φ 2 med začetno (1) in končno (2) točko nehomogenega odseka. Delo zunanjih sil je po definiciji enako elektromotorni sili 12, ki deluje v danem območju. Zato je celotno delo enako

Vrednost U 12 se običajno imenuje napetost v odseku vezja 1–2. V primeru homogenega območja je napetost enaka potencialni razliki:

Nemški fizik G. Ohm je leta 1826 eksperimentalno ugotovil, da je jakost toka I, ki teče skozi homogeni kovinski vodnik (tj. prevodnik, v katerem ne delujejo zunanje sile), sorazmerna z napetostjo U na koncih vodnika:

Vrednost R običajno imenujemo električni upor. Prevodnik, ki ima električni upor, se imenuje upor. To razmerje izraža Ohmov zakon za homogeni odsek tokokroga: jakost toka v prevodniku je neposredno sorazmerna z uporabljeno napetostjo in obratno sorazmerna z uporom prevodnika.

Enota SI za električni upor prevodnikov je ohm (Ω). Upornost 1 ohma ima odsek tokokroga, v katerem pri napetosti 1 V nastane tok 1 A.

Prevodniki, ki upoštevajo Ohmov zakon, se imenujejo linearni. Grafična odvisnost toka I od napetosti U (takšni grafi se imenujejo tokovno-napetostne karakteristike, skrajšano VAC) je prikazana z ravno črto, ki poteka skozi izhodišče koordinat. Treba je opozoriti, da obstaja veliko materialov in naprav, ki ne upoštevajo Ohmovega zakona, na primer polprevodniška dioda ali plinska svetilka. Tudi pri kovinskih vodnikih pri dovolj visokih tokovih opazimo odstopanje od Ohmovega linearnega zakona, saj električni upor kovinskih vodnikov narašča z naraščajočo temperaturo.

Za del vezja, ki vsebuje emf, je Ohmov zakon zapisan v naslednji obliki:

To razmerje običajno imenujemo posplošen Ohmov zakon ali Ohmov zakon za nehomogen odsek verige.

Na sl. 1.8.2 prikazuje zaprt enosmerni tokokrog. Odsek verige (cd) je enoten.

Ohmov zakon za neenoten odsek vezja

V praksi je jasno, da so za vzdrževanje stabilnega toka v zaprtem tokokrogu potrebne sile bistveno drugačne narave kot Coulombove sile, potem opazimo primer, ko so v odseku tokokroga hkrati prosti električni naboji na katere delujejo sile električnega polja in zunanje sile (vse nekonservativne sile, ki delujejo na naboj, z izjemo sil električnega upora (Coulombove sile)). Tak odsek imenujemo heterogeni odsek verige. Spodnja slika prikazuje primer takega razdelka.

Jakost polja na kateri koli točki vezja je enaka vektorski vsoti polja Coulombovih sil in polja zunanjih sil:

Oblikujmo Ohmov zakon za neenoten odsek tokokroga - Jakost toka je neposredno sorazmerna z napetostjo v tem odseku in obratno sorazmerna z njegovim skupnim uporom:

– formula Ohmovega zakona za neenoten odsek verige.

I – jakost toka,
U12 – napetost v območju,
R je skupni upor vezja.

Potencialna razlika označuje delo sile električnega polja za prenos enote pozitivnega naboja (q) iz točke 1 v točko 2:

- kjer sta φ1 in φ 2 potenciala na koncih odseka.

EMF označuje delo zunanjih sil za prenos posameznega pozitivnega naboja iz točke 1 v točko 2: - kjer je ε12 emf, ki deluje na tem območju, številčno enak delu premikanja enega pozitivnega naboja vzdolž konture.

Napetost na odseku vezja predstavlja skupno delo električnih sil in zunanjih sil:

Potem bo imel Ohmov zakon obliko:

EMF je lahko pozitiven ali negativen. To je odvisno od polarnosti vključitve EMF v odsek. Če je znotraj tokovnega vira vezje narejeno od negativnega pola do pozitivnega, potem je EMF pozitiven (glej sliko). V tem primeru zunanje sile opravljajo pozitivno delo. Če je obvoz narejen od pozitivnega pola do negativnega, potem je EMF negativen. Preprosto povedano, če emf spodbuja gibanje pozitivnih nabojev, potem je ε>0, sicer ε

Določite tok, ki teče skozi odsek AB, prikazan na sliki. Vir EMF 20 V, notranji upor 1 Ohm, potenciala točk A in B 15 V oziroma 5 V, upor žice 3 Ohma.

ε = 20 V
r = 1 Ohm
φ1 = 15 V
φ2 = 5 V
R = 3 ohm

JAZ - ?
Zapišimo Ohmov zakon za neenoten odsek vezja -
Ob predpostavki, da je točka A začetek odseka, točka B pa konec, vzamemo EMF z znakom minus in z zamenjavo začetnih podatkov dobimo
Znak minus pomeni, da tok teče od točke B do točke A, od točke z nižjim potencialom do točke z višjim, kar je običajno za tokovne vire.
Odgovor: –2,5 A

Oba elementa sta povezana "proti" drug drugemu, kot je prikazano na sliki. Določite potencialno razliko med točkama A in B, če je ε1 = 1,4 V, r1 = 0,4 Ohm, ε2 = 1,8 V, r2 = 0,6 Ohm.

Elektrika

Ko električni tok teče v zaprtem tokokrogu, so prosti naboji podvrženi silam mirujočega električnega polja in zunanjim silam. V tem primeru v določenih odsekih tega vezja tok ustvarja samo stacionarno električno polje. Takšni deli verige se imenujejo homogeni. Na nekaterih odsekih tega vezja poleg sil stacionarnega električnega polja delujejo tudi zunanje sile. Odsek verige, na katerega delujejo zunanje sile, se imenuje neenoten odsek verige.

Da bi ugotovili, od česa je odvisna jakost toka v teh območjih, je treba razjasniti pojem napetosti.

Najprej razmislimo o homogenem odseku verige (slika 1, a). V tem primeru delo premikanja naboja izvajajo samo sile stacionarnega električnega polja, za ta odsek pa je značilna potencialna razlika Δφ. Potencialna razlika na koncih odseka , kjer je AK delo, ki ga opravijo sile mirujočega električnega polja. Nehomogen odsek vezja (slika 1, b) vsebuje, v nasprotju s homogenim odsekom, vir EMF, delo sil elektrostatičnega polja v tem odseku pa se doda delu zunanjih sil. Po definiciji je q pozitiven naboj, ki se giblje med katerima koli točkama v verigi; - potencialna razlika med točkami na začetku in koncu obravnavanega odseka; . Nato govorijo o napetosti za napetostjo: Estatično. e. n. = Ee/stat. n. + Estor. Napetost U v odseku vezja je fizikalna skalarna količina, ki je enaka skupnemu delu zunanjih sil in sil elektrostatičnega polja za premikanje enega pozitivnega naboja v tem odseku:

Iz te formule je razvidno, da je v splošnem primeru napetost v danem odseku vezja enaka algebraični vsoti potencialne razlike in emf v tem odseku. Če na območje delujejo samo električne sile (ε = 0), potem. Tako samo za homogeni odsek vezja koncepti napetosti in potencialne razlike sovpadajo.

Ohmov zakon za neenoten odsek verige ima obliko:

kjer je R skupni upor nehomogenega odseka.

EMF ε je lahko pozitiven ali negativen. To je posledica polarnosti vključitve EMF v odsek: če smer, ki jo ustvari trenutni vir, sovpada s smerjo toka, ki poteka v odseku (smer toka v odseku sovpada znotraj vira z smeri od negativnega pola k pozitivnemu), tj. EMF spodbuja gibanje pozitivnih nabojev v določeni smeri, potem je ε > 0, drugače, če EMF preprečuje gibanje pozitivnih nabojev v določeni smeri, potem je ε

stalni-tok.narod.ru

Elektromotorna sila. Ohmov zakon za neenoten odsek vezja. Kirchhoffov zakon

Upoštevali smo Ohmov zakon (98.1) za homogeni odsek tokokroga, tj. v katerem EMF ne deluje (ne delujejo zunanje sile). Zdaj pa razmislimo heterogeni del verige.

Če tok teče skozi nepremično vodniki, ki tvorijo odsek 1-2, potem delo A 12 vseh sil (zunanjih in elektrostatičnih), ki delujejo na nosilce toka, je po zakonu o ohranitvi in transformaciji energije enaka toploti, ki se sprošča v tem območju. Delo sil pri premikanju naboja Q 0 Lokacija vklopljena 1-2, po (97.4) je A 12 =Q 0 E 0 +Q 0 ()

EMF E 12 je tako kot jakost toka / skalarna količina. Vzeti ga je treba s pozitivnim ali negativnim predznakom, odvisno od predznaka dela, ki ga izvajajo zunanje sile. Če EMF spodbuja gibanje pozitivnih nabojev v izbrani smeri (v smeri 1 - 2), nato E 12 > 0. Če emf preprečuje gibanje pozitivnih nabojev v določeni smeri, potem E 12

Izraz (1) ali (2) predstavlja Ohmov zakon za nehomogen odsek vezja v integralni obliki, kateri je posplošen Ohmov zakon.

Če v tem delu verige brez tokovnega vira (E 12 = 0), potem iz (4) pridemo do Ohmov zakon za homogeni del verige(98.1): I = Ф1-Ф2/R = U/R

Če električni tokokrog zaprto, nato izbrane točke 1 in 2 sovpadajo, φ 1 = φ 2

potem iz (4) dobimo Ohmov zakon za zaprt krog: I=E/r + R 1

Izračun razvejanih verig je močno poenostavljen, če uporabite pravila, ki jih je oblikoval nemški fizik G. R. Kirchhoff. Obstajata dve od teh pravil.

Prvi od teh se nanaša na vozlišča verige. Vozlišče je točka, kjer se srečata več kot dva prevodnika.(slika 4.4). Tok, ki teče v vozlišče, velja za pozitivnega, tok, ki teče iz vozlišča, ima nasprotni predznak. Kirchhoffovo prvo pravilo pravi, da je algebraična vsota tokov, ki konvergirajo v vozlišču, enaka nič: .

To pravilo izhaja iz enačbe kontinuitete, torej v končni fazi iz zakona o ohranitvi naboja. Število enačb, sestavljenih po Kirchhoffovem prvem pravilu, mora biti eno manj od števila vozlišč v proučevani verigi. To zagotavlja linearno neodvisnost nastalih enačb.

Drugo pravilo velja za katero koli izolirano zaprto zanko v razvejanem vezju (na primer 1-3-2) (glej sliko 4.5). Določimo smer prečkanja in jo označimo s puščico. Uporabimo Ohmov zakon za vsakega od nerazvejanih odsekov konture: ; .

Pri seštevanju teh izrazov dobimo eno od enačb;
ki izraža Kirchhoffovo drugo pravilo: za katero koli zaprto vezje je algebraična vsota vseh padcev napetosti enaka vsoti vseh emfs v tem vezju.

Podobne enačbe je mogoče sestaviti za vse zaprte zanke, samostalnik. v danem razvejanem tokokrogu pa je treba njihovo število omejiti z enačbami za neodvisna vezja, v katerih nastopa vsaj en tok, ki ni vključen v druge.
Pri sestavljanju enačb po 2. Kirchhoffovem pravilu je treba tokovom in EMF dodeliti znake v skladu z izbrano smerjo vožnje.
Na primer, tok je treba šteti za "+", teče v smeri obvoda. EMF je treba dodeliti tudi znak plus, saj deluje v smeri obvoda. Tok in EMF imata znak minus.
V praksi se pri reševanju problemov pri sestavljanju enačb poljubno izberejo smeri tokov in v skladu s tem se uporabi pravilo predznaka.
Dejansko smer tokov bomo določili z rešitvijo problema: če se kateri koli tok izkaže za pozitiven, potem je njegova smer pravilno izbrana, če je negativna, potem v resnici teče nasprotno od izbrane smeri. Število neodvisnih enačb, sestavljenih v skladu s prvim in drugim Kirchhoffovim pravilom, enako številu različnih tokov, ki teče v razvejani verigi. Torej, če sta navedena emf in upor, je mogoče izračunati vse tokove.

Če v tokokrogu na nosilce toka delujejo le sile elektrostatičnega polja, se nosilci premikajo (predpostavljamo, da so pozitivni) od točk z visokim potencialom do točk z nižjim potencialom. To vodi do izenačitve potencialov na vseh točkah vezja in do izginotja električnega polja. Zato je za obstoj enosmernega toka potrebna naprava v tokokrogu, ki je sposobna ustvarjati in vzdrževati potencialno razliko zaradi dela sil neelektrostatični izvor. Takšne naprave se imenujejo trenutni viri. Pooblastila neelektrostatični izvor, delujejo na naboje iz trenutnih virov tretje osebe.

Narava zunanjih sil je lahko različna. Na primer, v galvanskih celicah nastanejo zaradi energije kemičnih reakcij med elektrodami in elektroliti; v generatorju - zaradi mehanske energije vrtenja rotorja generatorja itd. Vloga tokovnega vira v električnem tokokrogu,

figurativno rečeno, enako kot vloga črpalke, ki je potrebna za črpanje tekočine v hidravličnem sistemu. Pod vplivom ustvarjenega polja zunanjih sil se električni naboji premikajo znotraj tokovnega vira proti silam elektrostatičnega polja, zaradi česar so konci tokokroga podprti

Obstaja potencialna razlika in v tokokrogu teče stalen električni tok.

Zunanje sile delujejo za premikanje električnih nabojev. Fizikalna količina, določena z delom zunanjih sil pri premikanju enote pozitivnega naboja, se imenuje elektromotorna sila (EMF), ki deluje v tokokrogu: (97,1)

To delo se izvaja zaradi energije, porabljene v trenutnem viru, torej vrednosti E lahko imenujemo tudi elektromotorna sila tokovnega vira, vključenega v vezje. Pogosto, namesto da rečejo: "zunanje sile delujejo v tokokrogu," pravijo: "EMF deluje v tokokrogu," tj. izraz "elektromotorna sila" se uporablja kot značilnost zunanjih sil. EMF, tako kot potencial, je izražen v voltih. Zunanja sila F CT, ki deluje na naboj Qo, se lahko izrazi kot kje Prehranjevanje- poljska jakost zunanjih sil. Delo zunanjih sil za premikanje naboja Qo na zaprtem delu vezja

Deljenje (97,2) s Qo, dobimo izraz za emf, ki deluje v vezju:

tiste. EMF, ki deluje v zaprtem krogu, lahko definiramo kot kroženje vektorja poljske jakosti zunanjih sil. EMF, ki deluje na mestu 1 - 2, enako (97,3)

Na plačilo Q 0 Poleg zunanjih sil delujejo tudi sile elektrostatičnega polja Fe = Q 0 E. Tako je rezultantna sila, ki deluje na naboj v tokokrogu Qo, enako F = F CT+ Fc= Q 0 (E CT + E).

Delo, ki ga opravi rezultanta sile na naboj Q 0 Lokacija vklopljena 1 - 2, enako

Uporaba izrazov (97.3) in(84,8), lahko zapišemo

Za zaprt krog je delo, ki ga opravijo elektrostatične sile, enako nič (glej. § 83), torej v tem primeru A 12 =Q 0 E 12.

Napetost U Lokacija vklopljena 1 - 2 je fizikalna količina, določena z delom, ki ga opravi celotno elektrostatično (Coulombovo) polje in zunanje sile pri premikanju enega pozitivnega naboja v danem odseku vezja. Tako je po (97.4)

Koncept napetosti je posploševanje koncept potencialne razlike: napetost na koncih odseka vezja je enaka potencialni razliki, če na na tem območju ni EMF, T. ni nobenih zunanjih sil.

Zvezni zakon z dne 21. novembra 2011 N 323-FZ "O osnovah varovanja zdravja državljanov v Ruski federaciji" (s spremembami in dopolnitvami) Zvezni zakon z dne 21. novembra 2011 N 323-FZ "O osnovah varovanja [ …]
Vračilo avansa od dobavitelja: računovodstvo in davčno računovodstvo Predplačilo ali predplačilo je plačilo, ki ga prejme dobavitelj (prodajalec) pred datumom dejanske odpreme izdelkov ali pred izvedbo storitve [...]
Pregled prakse reševanja sporov po pogodbah o delu "Pregled prakse reševanja sporov po pogodbah o delu" Odobril predsedstvo Zveznega arbitražnega sodišča Uralskega okrožja. Protokol št. 5 z dne 30. marca 2007 1. […]
V operativno upravljanje samostojnega vrtca sodi nepremičnina (stavba vrtca). Odmero in plačilo davka na premoženje opravlja samostojna ustanova v breme [...]
Število znakov kaznivega dejanja Bistvo pravnega pristopa je obravnavanje kaznivega dejanja kot skupnega koncepta - takoj txt fb2 ePub html na vaš telefon bo poslana povezava do datoteke izbranega formata […]
Kaj storiti, če varščina/kavcija za stanovanje ni vrnjena. Podrobna navodila za vračilo, kako ravnati zakonito in vrniti denar. Pogosta situacija je, ko se poleg mesečne najemnine […]

Jakost toka v homogenem odseku vezja je neposredno sorazmerna z napetostjo pri konstantnem uporu odseka in obratno sorazmerna z uporom odseka pri konstantni napetosti.

KjeU - napetost v območju, R- odpornost območja.

Ohmov zakon za poljuben odsek vezja, ki vsebuje vir enosmernega toka.

Kjeφ 1 - φ 2 + ε = U napetost na danem odseku vezja,R - električni upor danega odseka vezja.

Ohmov zakon za popolno vezje.

Moč toka v celotnem tokokrogu je enaka razmerju med elektromotorno silo vira in vsoto uporov zunanjega in notranjega odseka tokokroga.

KjeR - električni upor zunanjega dela vezja,r - električni upor notranjega dela vezja.

Kratek stik.

Iz Ohmovega zakona za celotno vezje sledi, da je jakost toka v vezju z danim virom toka odvisna samo od upora zunanjega vezja R.

Če na poli tokovnega vira priključimo vodnik z uporom R<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.

Električni upor (R) je fizikalna količina, ki je številčno enaka razmerju
napetost na koncih prevodnika na tok, ki teče skozi prevodnik.
Vrednost upora za odsek vezja je mogoče določiti s formulo Ohmovega zakona za odsek vezja.

Vendar upor prevodnika ni odvisen od toka v tokokrogu in napetosti, temveč je določen le z obliko, velikostjo in materialom prevodnika.

kjer je l dolžina prevodnika (m), S je površina prečnega prereza (m²),
r (ro) - upornost (Ohm m).

Upornost

Prikazuje upornost prevodnika iz dane snovi,
1 m dolg in s presekom 1 m2.

SI enota upornosti: 1 ohm m

Vendar pa je v praksi debelina žic bistveno manjša od 1 m2.
Zato se pogosteje uporablja nesistemska merska enota upornosti:

Enota sistemskega upora v SI:

Upornost prevodnika je 1 Ohm, če je pri potencialni razliki na njegovih koncih 1 V,
skozenj teče tok 1 A.

Razlog za prisotnost upora v prevodniku je interakcija gibajočih se elektronov z ioni kristalne mreže prevodnika. Zaradi razlike v strukturi kritične mreže za prevodnike iz različnih snovi se njihovi upornosti med seboj razlikujejo.

N39

Serijske in vzporedne povezave v elektrotehniki - dva glavna načina povezovanja elementov električnega tokokroga. Pri zaporedni povezavi so vsi elementi med seboj povezani tako, da odsek vezja, ki jih vključuje, nima niti enega vozlišča. Pri vzporedni povezavi so vsi elementi, vključeni v verigo, združeni z dvema vozliščema in nimajo nobenih povezav z drugimi vozlišči, razen če je to v nasprotju s pogojem.

Pri zaporedni vezavi vodnikov je tok v vseh vodnikih enak.

Pri vzporedni povezavi je padec napetosti med obema vozliščema, ki povezujeta elemente vezja, enak za vse elemente. V tem primeru je recipročna vrednost celotnega upora vezja enaka vsoti recipročnih vrednosti uporov vzporedno povezanih vodnikov.

Ko so vodniki zaporedno povezani, je jakost toka v katerem koli delu vezja enaka:

Skupna napetost v tokokrogu pri zaporedni vezavi ali napetost na polih tokovnega vira je enaka vsoti napetosti v posameznih odsekih tokokroga:

N40

Elektromotorna sila(EMF) je skalarna fizikalna količina, ki označuje delo zunanjih (nepotencialnih) sil v virih enosmernega ali izmeničnega toka. V zaprtem prevodnem tokokrogu je EMF enak delu teh sil za premikanje enega pozitivnega naboja vzdolž tokokroga.

EMF je mogoče izraziti z električno poljsko jakostjo zunanjih sil (). V zaprti zanki () bo EMF enak:

, kjer je element dolžine konture.

EMF, tako kot napetost, se meri v voltih. O elektromotorni sili lahko govorimo na kateremkoli delu vezja. To je specifično delo zunanjih sil ne v celotnem tokokrogu, ampak samo na določenem območju. EMF galvanske celice je delo zunanjih sil pri premikanju posameznega pozitivnega naboja znotraj elementa z enega pola na drugega. Dela zunanjih sil ne moremo izraziti s potencialno razliko, saj so zunanje sile nepotencialne in je njihovo delo odvisno od oblike trajektorije. Tako je na primer delo zunanjih sil pri premikanju naboja med trenutnimi terminali zunaj samega vira enako nič.

[uredi] Indukcijska emf

Vzrok elektromotorne sile je lahko sprememba magnetnega polja v okoliškem prostoru. Ta pojav imenujemo elektromagnetna indukcija. Velikost inducirane emf v vezju je določena z izrazom

kjer je pretok magnetnega polja skozi zaprto površino, omejeno s konturo. Znak "-" pred izrazom kaže, da inducirani tok, ki ga ustvari inducirana emf, preprečuje spremembo magnetnega pretoka v vezju

n41

Delo, ki ga opravi električni tok, kaže, koliko dela je opravilo električno polje pri premikanju nabojev po prevodniku.

Poznavanje dveh formul:
I = q/t ..... in..... U = A/q
Izpeljete lahko formulo za izračun dela električnega toka:

Delo, ki ga opravi električni tok, je enako produktu toka in napetosti
in za trajanje toka v tokokrogu.

Merska enota za delo električnega toka v sistemu SI:
[A] = 1 J = 1 A. B. c

Moč električnega toka kaže delo, ki ga tok opravi na časovno enoto.
in je enako razmerju med opravljenim delom in časom, v katerem je bilo to delo opravljeno.

(moč v mehaniki običajno označujemo s črko n, v elektrotehniki - slov R)
Ker A = IUt, potem je moč električnega toka enaka:

Enota za moč električnega toka v sistemu SI:

[P] = 1 W (vat) = 1 A. B

N42

Polprevodnik- material, ki po svoji specifični prevodnosti zaseda vmesni položaj med medprevodniki in dielektriki in se od prevodnikov razlikuje po močni odvisnosti specifične prevodnosti od koncentracije nečistoč, temperature in izpostavljenosti različnim vrstam sevanja. Glavna lastnost polprevodnika je povečanje električne prevodnosti z naraščajočo temperaturo.

Polprevodniki so snovi, katerih pasovna vrzel je reda velikosti nekaj elektronvoltov (eV). Na primer, diamant lahko razvrstimo kot polprevodniki s širokim pasovnim razmakom, in indijev arzenid - k ozka vrzel. Polprevodniki vključujejo številne kemične elemente (germanij, silicij, selen, telur, arzen in drugi), ogromno število zlitin in kemičnih spojin (galijev arzenid itd.). Skoraj vse anorganske snovi v svetu okoli nas so polprevodniki. Najpogostejši polprevodnik v naravi je silicij, ki predstavlja skoraj 30 % zemeljske skorje.

Glede na to, ali atom nečistoče odda elektron ali ga zajame, se atomi nečistoče imenujejo donorji ali akceptorji. Narava nečistoče se lahko razlikuje glede na to, kateri atom kristalne mreže nadomešča in v katero kristalografsko ravnino je vgrajena.

Prevodnost polprevodnikov je močno odvisna od temperature. Blizu temperature absolutne ničle imajo polprevodniki lastnosti dielektrikov.

N43

Magnetni pojavi so bili znani že v starem veku. Kompas je bil izumljen pred več kot 4500 leti. V Evropi se je pojavil okoli 12. stoletja našega štetja. Vendar pa je bila šele v 19. stoletju odkrita povezava med elektriko in magnetizmom in ideja o magnetno polje .

Prvi poskusi (izvedeni leta 1820), ki so pokazali, da obstaja globoka povezava med električnimi in magnetnimi pojavi, so bili poskusi danskega fizika H. Oersteda. Ti poskusi so pokazali, da na magnetno iglo, ki se nahaja v bližini prevodnika s tokom, delujejo sile, ki jo težijo k obračanju. Istega leta je francoski fizik A. Ampere opazoval silo interakcije dveh prevodnikov s tokovi in ugotovil zakon interakcije tokov.

V skladu s sodobnimi koncepti prevodniki s tokom izvajajo silo drug na drugega ne neposredno, temveč preko magnetnih polj, ki jih obkrožajo.

Viri magnetnega polja so premikanje električni naboji (tokovi). Magnetno polje se pojavi v prostoru, ki obkroža vodnike s tokom, tako kot se pojavi električno polje v prostoru, ki obkroža stacionarne električne naboje. Magnetno polje trajnih magnetov ustvarjajo tudi električni mikrotokovi, ki krožijo znotraj molekul snovi (Amperejeva hipoteza).

Znanstveniki 19. stoletja so poskušali ustvariti teorijo magnetnega polja po analogiji z elektrostatiko, pri čemer so uvedli t.i. magnetni naboji dva znaka (na primer sever n in južni S poli magnetne igle). Vendar izkušnje kažejo, da izolirani magnetni naboji ne obstajajo.

Magnetno polje tokov se bistveno razlikuje od električnega polja. Magnetno polje ima za razliko od električnega polja silo samo na gibljive naboje (tokove).

Za opis magnetnega polja je potrebno uvesti karakteristiko poljske jakosti, podobno vektorju električne poljske jakosti. Ta značilnost je vektor magnetne indukcije ki določa sile, ki delujejo na tokove ali gibljive naboje v magnetnem polju.

Za pozitivno smer vektorja smer je vzeta od južnega pola S do severnega pola N magnetne igle, ki je prosto usmerjena v magnetnem polju. Tako lahko s preučevanjem magnetnega polja, ki ga ustvari tok ali trajni magnet z majhno magnetno iglo, določimo smer vektorja v vsaki točki prostora. Takšne raziskave nam omogočajo vizualizacijo prostorske strukture magnetnega polja . Podobno kot silnice v elektrostatiki lahko konstruiramo magnetne indukcijske črte , v vsaki točki katere je vektor usmerjen vzdolž tangente.

N44

Iz Amperovega zakona sledi, da se vzporedni vodniki, v katerih teče električni tok v eni smeri, privlačijo, v nasprotnih smereh pa se odbijajo. Amperov zakon je tudi zakon, ki določa silo, s katero magnetno polje deluje na majhen segment prevodnika, po katerem teče tok. Izraz za silo, s katero magnetno polje deluje na prostorninski element prevodnika s tokovno gostoto, ki se nahaja v magnetnem polju z indukcijo, ima v mednarodnem sistemu enot (SI) obliko:

Če tok teče skozi tanek prevodnik, potem , kjer je "element dolžine" prevodnika - vektor, ki je enak po velikosti in sovpada v smeri s tokom. Potem lahko prejšnjo enakost prepišemo takole:

Smer sile je določena s pravilom za izračun vektorskega produkta, ki si ga je priročno zapomniti s pravilom leve roke.

Modul amperske sile je mogoče najti s formulo:

kjer je kot med vektorjema magnetne indukcije in toka.

Sila je največja, ko je vodniški element s tokom nameščen pravokotno na črte magnetne indukcije ():

N45

Razmislimo o tokokrogu, ki ga tvorijo fiksne žice in premični mostiček dolžine, ki drsi vzdolž njih l(slika 2.17). To vezje je v zunanjem enakomernem magnetnem polju, pravokotnem na ravnino vezja. S smerjo toka, prikazano na sliki jaz, je vektor sosmeren z .

Na trenutni element jaz(premična žica) dolžina l Amperova sila deluje v desno:

Naj dirigent l se bo premikal vzporedno sam s seboj na razdalji d x. To bo naredilo naslednje:

(2.9.1)

delo , ki ga izvaja vodnik s tokom pri premikanju, numerično enak produktu toka in magnetnega pretoka, ki ga prečka ta vodnik.

Formula ostane veljavna, če se prevodnik katere koli oblike premakne pod katerim koli kotom glede na črte vektorja magnetne indukcije.

Lorentzova sila

Sila, s katero deluje magnetno polje na premikajoči se električno nabit delec.

kjer je q naboj delca;
V - hitrost polnjenja;
B - indukcija magnetnega polja;
a je kot med vektorjem hitrosti naboja in vektorjem magnetne indukcije.

Določena je smer Lorentzove sile Avtor:pravilo leve roke:

Če postavite levo roko tako, da komponenta indukcijskega vektorja, ki je pravokotna na hitrost, vstopi v dlan, štirje prsti pa se nahajajo v smeri hitrosti gibanja pozitivnega naboja (ali v nasprotni smeri hitrosti negativni naboj), bo upognjen palec pokazal smer Lorentzove sile

Ker je Lorentzova sila vedno pravokotna na hitrost naboja, ne opravlja dela (to pomeni, da ne spremeni vrednosti hitrosti naboja in njegove kinetične energije).

Če se naelektreni delec giblje vzporedno s silnicami magnetnega polja, potem je Fl = 0 in se naboj v magnetnem polju giblje enakomerno in premočrtno.

Če se nabit delec giblje pravokotno na magnetne silnice, je Lorentzova sila centripetalna.

in ustvari centripetalni pospešek, ki je enak

V tem primeru se delec giblje v krogu.

Po drugem Newtonovem zakonu je Lorentzova sila enaka produktu mase delca in centripetalnega pospeška.

nato polmer kroga

in obdobje vrtenja naboja v magnetnem polju je

Ker električni tok predstavlja urejeno gibanje nabojev, je učinek magnetnega polja na prevodnik, po katerem teče tok, posledica njegovega delovanja na posamezne gibajoče se naboje.

MAGNETNE LASTNOSTI SNOVI

Magnetne lastnosti snovi so po Amperejevi hipotezi razložene z zaprtimi tokovi, ki krožijo znotraj katere koli snovi:

V atomih zaradi gibanja elektronov po orbitah potekajo elementarni električni tokovi, ki ustvarjajo elementarna magnetna polja.
Zato:
1. če snov nima magnetnih lastnosti, so elementarna magnetna polja neorientirana (zaradi toplotnega gibanja);

2. če ima snov magnetne lastnosti, so elementarna magnetna polja enako usmerjena (orientirana) in nastane lastno notranje magnetno polje snovi.

Elektromagnetna indukcija- pojav pojava električnega toka v zaprtem krogu, ko se spremeni magnetni tok, ki poteka skozi njega.

Elektromagnetno indukcijo je odkril Michael Faraday 29. avgusta [ vir ni naveden 253 dni] 1831. Odkril je, da je elektromotorna sila, ki nastane v sklenjenem prevodnem krogu, sorazmerna s hitrostjo spreminjanja magnetnega pretoka skozi površino, ki jo omejuje ta krog. Velikost elektromotorne sile (EMS) ni odvisna od tega, kaj povzroča spremembo toka - sprememba samega magnetnega polja ali gibanje vezja (ali njegovega dela) v magnetnem polju. Električni tok, ki ga povzroča ta emf, se imenuje inducirani tok.

Po Faradayevem zakonu elektromagnetne indukcije se ob spremembi magnetnega toka, ki poteka skozi električni tokokrog, v njem vzbuja tok, imenovan indukcija. Velikost elektromotorne sile, odgovorne za ta tok, je določena z enačbo:

kjer znak minus pomeni, da inducirana emf deluje tako, da inducirani tok prepreči spremembo toka. To dejstvo se odraža v Lenzovem pravilu.

N48

Doslej smo razmišljali o spreminjanju magnetnih polj, ne da bi bili pozorni na njihov izvor. V praksi se magnetna polja najpogosteje ustvarjajo z različnimi vrstami solenoidov, tj. večobratna vezja s tokom.

Tukaj sta možna dva primera: ko se spremeni tok v tokokrogu, se spremeni magnetni pretok: a ) isto vezje ; b ) sosednje vezje.

Imenuje se inducirana emf, ki nastane v samem vezju Samoinducirana emf, in sam pojav – samoindukcija.

Če se inducirana emf pojavi v sosednjem vezju, potem govorijo o pojavu medsebojna indukcija.

Jasno je, da je narava pojava enaka, vendar se uporabljajo različna imena, da se poudari mesto, kjer se pojavi inducirana emf.

Pojav samoindukcije odkril ameriški znanstvenik J. Henry.

Po zakonu elektromagnetne indukcije

Ampak ΔФ=LΔI, torej:

N49

Elektromotor je preprosto naprava za učinkovito pretvorbo električne energije v mehansko.

Osnova te transformacije je magnetizem. Električni motorji uporabljajo trajne magnete in elektromagnete ter uporabljajo tudi magnetne lastnosti različnih materialov za ustvarjanje teh neverjetnih naprav.

Obstaja več vrst elektromotorjev. Omenimo dva glavna razreda: AC in DC.

Električni motorji razreda AC (izmenični tok) potrebujejo za delovanje vir izmeničnega toka ali napetosti (takšen vir najdete v kateri koli električni vtičnici v hiši).

Elektromotorji razreda DC (Direct Current) za delovanje potrebujejo vir enosmernega toka ali napetosti (takšen vir najdete v vsaki bateriji).

Univerzalni motorji se lahko napajajo iz katere koli vrste vira.

Ne samo, da so zasnove motorjev različne, tudi metode za nadzor hitrosti in navora so različne, čeprav je princip pretvorbe energije enak za vse tipe.

Električni tok je urejeno gibanje nekompenziranega električnega naboja. Če se to gibanje pojavi v prevodniku, se električni tok imenuje prevodni tok. Električni tok lahko povzročijo Coulombove sile. Polje teh sil se imenuje Coulomb in je označeno z intenziteto E coul.

Gibanje nabojev lahko nastane tudi pod vplivom neelektričnih sil, ki jih imenujemo zunanje sile (magnetne, kemične). E st je poljska jakost teh sil.

Urejeno gibanje električnih nabojev se lahko zgodi brez delovanja zunanjih sil (difuzija, kemične reakcije v viru toka). Zaradi splošnosti sklepanja bomo v tem primeru uvedli efektivno zunanje polje E st.

Skupno delo, opravljeno za premikanje naboja po odseku vezja:

Podelimo obe strani zadnje enačbe s količino naboja, ki se premika vzdolž tega območja.

Potencialna razlika v odseku vezja.

Napetost na odseku vezja je vrednost, ki je enaka razmerju celotnega dela, opravljenega pri premikanju naboja v tem odseku, na količino naboja. Tisti. NAPETOST NA ODSEKU VEZJA JE SKUPNO DELO ZA PREMIKANJE ENAKEGA POZITIVNEGA NABOJA PO ODSEKU.

EMF na določenem območju se imenuje vrednost, ki je enaka razmerju med delom, ki ga opravijo neelektrični viri energije pri premikanju naboja, na vrednost tega naboja. EMS JE DELO ZUNANJIH SIL, DA PREMAKNEJO EN POZITIVNI NABOJ NA ODSEKU VEZJA.

Sile tretjih oseb v električnem tokokrogu praviloma delujejo v tokovnih virih. Če je na odseku tokokroga vir toka, potem se tak odsek imenuje nehomogen.

Napetost na neenakomernem odseku vezja je enaka vsoti potencialne razlike na koncih tega odseka in emf virov v njem. V tem primeru se EMF šteje za pozitivno, če smer toka sovpada s smerjo delovanja zunanjih sil, tj. od minus vira do plusa.

Če na območju, ki nas zanima, ni tokovnih virov, potem je v tem in samo v tem primeru napetost enaka potencialni razliki.

V zaprtem krogu lahko za vsak odsek, ki tvori zaprto zanko, zapišemo:

Ker potenciala začetne in končne točke sta enaka, potem .

Zato (2),

tiste. vsota padcev napetosti v zaprti zanki katerega koli električnega tokokroga je enaka vsoti emf.

Podelimo obe strani enačbe (1) z dolžino odseka.

Kje je skupna poljska jakost, je zunanja poljska jakost, je Coulombova poljska jakost.

Za homogen odsek verige.

Gostota toka pomeni Ohmov zakon v diferencialni obliki. GOSTOTA TOKA V HOMOGENEM ODSEKU VEZJA JE NEPOSREDNO SORAZMERNA Z ELEKTROSTATIČNO POLJSKO MAKOSTJO V PREVODNIKU.

Če Coulombovo in zunanje polje (nehomogen odsek vezja) delujeta na dani odsek vezja, bo gostota toka sorazmerna s skupno jakostjo polja:

. Pomeni,.

Ohmov zakon za neenoten odsek vezja: MOČ TOKA V NEHOMOGENEM ODDELKU VEZJA JE NEPOSREDNO SORAZEMNA Z NAPETOSTJO NA TEM ODSEKU IN OBRATNO SORAZEMNA Z NJEGOVIM UPOROM.

Če smeri E c t in E cool sovpadata, imata emf in potencialna razlika enak predznak.

V zaprtem krogu V=O, ker Coulombovo polje je konzervativno.

Od tod: ,

kjer je R upor zunanjega dela vezja, r je upor notranjega dela vezja (tj. tokovnih virov).

Ohmov zakon za zaprt krog: MOČ TOKA V ZAPRTEM VEŽJU JE NEPOSREDNO SORAZEMNA Z EMS VIROV IN OBRATNO SORAZEMNA S CELOTNIM UPOROM VEGA.

KIRCHHOFFOVA PRAVILA.

Za izračun razvejanih električnih tokokrogov se uporabljajo Kirchhoffova pravila.

Točka v vezju, kjer se sekajo trije ali več vodnikov, se imenuje vozlišče. V skladu z zakonom o ohranitvi naboja je vsota tokov, ki vstopajo in zapuščajo vozlišče, enaka nič. . (prvo Kirchhoffovo pravilo). ALGEBRAIČNA VSOTA TOKOV, KI TEKAJO SKOZI VOZLIŠČE, JE ENAKA NIČ.

Tok, ki vstopa v vozlišče, se šteje za pozitivnega, zapuščanje vozlišča pa za negativnega. Smeri tokov v odsekih tokokroga lahko izberete poljubno.

Iz enačbe (2) sledi, da PRI OBVODU KATEREGA KOLI ZAPRTEGA VEGA JE ALGEBRAIČNA VSOTA PADCA NAPETOSTI ENAKA ALGEBRAIČNI VSOTI EMS V TEM VEGU , - (Kirchhoffovo drugo pravilo).

Smer prečkanja konture izberemo poljubno. Napetost v odseku vezja se šteje za pozitivno, če smer toka v tem odseku sovpada s smerjo obvoda vezja. EMF se šteje za pozitivno, če pri kroženju po tokokrogu vir preide z negativnega pola na pozitivni.

Če veriga vsebuje m vozlišč, potem je mogoče sestaviti m-1 enačb z uporabo prvega pravila. Vsaka nova enačba mora vsebovati vsaj en nov element. Skupno število enačb, sestavljenih po Kirchhoffovih pravilih, mora sovpadati s številom odsekov med vozlišči, tj. s številom tokov.

Odsek vezja, v katerem zunanje sile ne delujejo, kar vodi do pojava EMF (slika 1), se imenuje homogeno.

Ohmov zakon za homogeni del verige je leta 1826 eksperimentalno ugotovil G. Ohm.

Po tem zakonu je Jakost toka I v homogenem kovinskem prevodniku je neposredno sorazmerna z napetostjo U na koncih tega prevodnika in obratno sorazmerna z uporom R tega prevodnika.:

Slika 2 prikazuje diagram električnega vezja, ki vam omogoča eksperimentalno testiranje tega zakona. Na postajo MN tokokrogi izmenično vključujejo vodnike z različnimi upornostmi.

Napetost na koncih vodnika se meri z voltmetrom in jo je mogoče spreminjati s potenciometrom. Jakost toka se meri z ampermetrom, katerega upor je zanemarljiv ( R A ≈ 0). Graf odvisnosti toka v prevodniku od napetosti na njem - tokovno-napetostne karakteristike prevodnika - je prikazan na sliki 3. Kot naklona tokovno-napetostne karakteristike je odvisen od električnega upora prevodnika R(ali njegovo električno prevodnost G): .

Jakost toka v zaprtem krogu, ki ga sestavljata tokovni vir z notranjim uporom in obremenitev z uporom, je enaka razmerju med emf vira in vsoto notranjega upora vira in upora obremenitve.

8.UPOR IN PREVODNOST PREVODNIKOV. ODVISNOST UPORA PREVODNIKA OD FIZIKALNIH POGOJEV

Ko je električni krog sklenjen, na sponkah katerega je potencialna razlika, nastane električni tok. Prosti elektroni se pod vplivom sil električnega polja premikajo po prevodniku. Pri svojem gibanju prosti elektroni trčijo ob atome prevodnika in jim dajejo zalogo svoje kinetične energije.

Tako elektroni, ki gredo skozi prevodnik, naletijo na upor pri svojem gibanju. Ko gre električni tok skozi vodnik, se slednji segreje.

Električni upor prevodnika (označen z latinsko črko r) je odgovoren za pojav pretvarjanja električne energije v toploto, ko električni tok teče skozi prevodnik. V diagramih je električni upor označen, kot je prikazano na sl. 18.

Enota upora je 1 ohm. Om je pogosto predstavljen z grško veliko črko Ω (omega). Zato lahko namesto zapisa: "Upornost prevodnika je 15 ohmov," preprosto napišete: r = 15 Ω.

1000 ohmov se imenuje 1 kiloohm (1 ohm ali 1 kΩ).

1.000.000 ohmov se imenuje 1 megohm (1 mg ohm ali 1 MΩ).

Pri zaporedni vezavi vodnikov je tok v vseh vodnikih enak.

Kako določiti skupni upor vezja,če že poznamo vse upore, ki so vanj vključeni zaporedno? Če uporabimo položaj, da je napetost U na sponkah tokovnega vira enaka vsoti padcev napetosti v odsekih vezja, lahko zapišemo:

U = U1 + U2 + U3

U1 = IR1 U2 = IR2 in U3 = IR3

IR = IR1 + IR2 + IR3

Če enakost I vzamemo iz oklepaja na desni strani, dobimo IR = I(R1 + R2 + R3).

Ko zdaj obe strani enakosti razdelimo z I, bomo končno imeli R = R1 + R2 + R3

Tako smo prišli do zaključka, da je pri zaporedni vezavi uporov skupni upor celotnega tokokroga enak vsoti uporov posameznih odsekov.

Ohmov zakon za neenoten odsek vezja.

Za nastanek električnega toka v prevodniku je potrebno, da v prevodniku obstaja električno polje, katerega znak je prisotnost potencialne razlike na koncih prevodnika.

Električno polje se lahko ustvari v električnem krogu zaradi nabojev, ki so v njem. Če želite to narediti, je dovolj, da ločite naboje nasprotnih znakov, skoncentrirate presežek pozitivnega naboja na enem mestu verige in negativnega na drugem (za ustvarjanje opaznih polj je dovolj, da ločite zanemarljiv del nabojev) .

Ločevanja različnih nabojev ni mogoče izvesti s silami elektrostatične (Coulombove) interakcije, saj te sile ne le ne ločijo, ampak nasprotno, težijo k povezovanju nabojev nasprotnih znakov, kar neizogibno vodi do izenačitve potencialov in izginotje polja v prevodnikih. Ločitev različnih nabojev v električnem tokokrogu je mogoče doseči samo s silami neelektričnega izvora.

Sile, ki ločujejo naboje v električnem krogu in v njem ustvarjajo elektrostatično polje, imenujemo tuje..

Imenujemo naprave, v katerih delujejo zunanje sile trenutni viri.

Narava zunanjih sil je lahko različna. V nekaterih virih te sile povzročajo kemični procesi (galvanski členi), v drugih - difuzija nosilcev naboja in kontaktni pojavi (kontaktna emf), v drugih - prisotnost vrtinčnega električnega polja (električni generatorji) itd. . Sile tretjih oseb delujejo na naboje samo v trenutnih virih in tam delujejo bodisi vzdolž celotne poti nabojev skozi vir bodisi na posameznih odsekih. V zvezi s tem govorijo o virih z razdeljen in osredotočen z zunanjimi silami. Primer vira z razporejenimi zunanjimi silami je električni generator - v njem te sile delujejo po celotni dolžini armaturnega navitja; Primer vira s koncentriranimi zunanjimi silami je galvanski člen – v njem te sile delujejo le v najtanjšem sloju ob elektrodah.

Ker zunanje sile delujejo samo v viru, elektrostatične sile pa delujejo tako v viru kot v zunanjem krogu, potem v vsakem krogu obstajajo območja, kjer zunanje in elektrostatične sile hkrati delujejo na naboje. Odsek tokokroga, v katerem na naboje delujejo le elektrostatične sile, imenujemo, kot že rečeno, homogena. Območje, v katerem na naboje istočasno delujejo elektrostatične in zunanje sile, se imenuje heterogena. Z drugimi besedami, neenoten odsek je odsek, ki vsebuje trenutni vir.

Ko se naboji premikajo po takem odseku, elektrostatične in zunanje sile opravljajo delo. Za delo zunanjih sil je značilno elektromotorna sila(skrajšano EMF).

Elektromotorna sila v tem odseku tokokroga 1-2 je skalarna fizikalna količina, številčno enaka delu, ki ga opravijo zunanje sile pri premikanju enega samega pozitivnega točkovnega naboja iz točke 1 v točko 2.

Za delovanje elektrostatičnih sil je značilno potencialna razlika.

Potencialna razlika med točkama 1 in 2 električnega tokokroga je skalarna fizikalna količina, ki je številčno enaka delu, ki ga opravijo elektrostatične sile pri premikanju posameznega pozitivnega točkovnega naboja iz točke 1 v točko 2.

Skupno delo zunanjih in elektrostatičnih sil v danem odseku vezja je označeno z napetostjo.

Napetost v tem razdelku 1-2 je fizikalna količina, ki je številčno enaka algebrski vsoti dela, ki ga opravijo elektrostatične in zunanje sile pri premikanju enega pozitivnega točkovnega naboja iz točke1 točno2 .

Ali z drugimi besedami, .

Če je upor neenotnega območja 1-2 po njej teče tudi tok jaz, potem lahko z uporabo zakona o ohranitvi energije dobimo Ohmov zakon za neenoten odsek verige.

Če je tok v tokokrogu stacionaren, del tokokroga je negiben in se njegova temperatura ne spreminja, bo edina posledica toka v tem odseku sproščanje toplote v okolje. Skupno delo, ki ga opravi tok, sestavljeno iz dela, ki ga opravijo elektrostatične in zunanje sile v določenem času t enaka količini sproščene toplote.

in .

Takrat in po rezih

Od tod – Ohmov zakon za neenoten odsek verige v integralni obliki: Jakost toka v neenakomernem odseku električne vrednosti je neposredno sorazmerna z algebraično vsoto potencialne razlike na koncih odseka in emf, ki deluje v tem odseku, in obratno sorazmerna s celotnim uporom odseka.

Jakost toka, potencialna razlika in emf v tej formuli so algebraične količine. Njihov znak je odvisen od smeri, v kateri se območje hodi. Če smer toka sovpada s smerjo obvoda, se šteje za pozitivno. Če vir toka pošilja tok v smeri obvoda, se njegova emf šteje za pozitivno. Sledi primer zapisovanja Ohmovega zakona za neenoten odsek vezja, prikazanega na sl. 52.

Ko greste od A do B ,

od B do A .

To pomeni, da ko se spremeni smer prečkanja, vse količine, vključene v Ohmov zakon, spremenijo predznak.

Tako je Ohmov zakon za homogena in nehomogena območja ena od manifestacij zakona o ohranjanju in transformaciji energije.

4.5. Posledice Ohmovega zakona za neenoten odsek verige.

Razmislimo o posledicah, ki izhajajo iz Ohmovega zakona za nehomogen odsek verige.

1. Če v tem območju ni vira toka (  12 =0 ), potem dobimo Ohmov zakon za homogeno območje ,

od koder sledi, da oz .

Napetost in potencialna razlika v homogenem odseku vezja sta med seboj enaki.

2. Če upoštevamo zaprt krog, potem oz. Če to zamenjamo v prvotno formulo, dobimo,

Kje – impedanca vezja, – upor zunanjega odseka vezja, – upor notranjega odseka vezja (vir toka).

Potem.

Jakost toka v zaprtem vezju je neposredno sorazmerna z emf in obratno sorazmerna s celotnim uporom vezja- Ohmov zakon za celotno vezje.

3. Če je vezje odprto, v njem ni toka ( jaz=0 ) IR=0 .

Potem , to je EMF je enak v absolutni vrednosti in nasprotnem predznaku potencialni razliki na sponkah odprtega vira toka.

4.6. Moč v enosmernem tokokrogu.

Moč električnega toka v homogenem odseku tokokroga z uporom je mogoče preprosto najti kot razmerje med delom, ki ga sile elektrostatičnega polja opravijo za premikanje nabojev v prevodniku, in časom, v katerem je to delo opravljeno:

torej Moč električnega toka v odseku vezja je sorazmerna s kvadratom jakosti toka in upora odseka.

Če upoštevamo zaprto vezje (slika 53), potem je v takem vezju običajno upoštevati dve vrsti moči - skupno in koristno. Poln imenujejo moč, ki se sprosti v celotnem tokokrogu, to je tako pri zunanjem uporu kot pri notranjem uporu tokovnega vira. Potem lahko skupno moč najdemo kot produkt kvadrata toka in celotnega upora vezja:

, in z uporabo Ohmovega zakona za zaprt krog dobimo:

Uporabno se imenuje moč, ki se sprosti pri zunanjem uporu vezja, to je, da je enaka , in ponovno uporabimo Ohmov zakon za zaprt krog, dobimo: .

Faktor učinkovitosti(izkoristek) zaprtega tokokroga je razmerje med uporabno močjo in skupno močjo. Z uporabo izpeljanih formul dobimo:

Ugotovimo, kako sta uporabna, navidezna moč in učinkovitost odvisna od upora zunanjega vezja. Vidimo, da je skupna moč največja pri in pada z naraščanjem zunanjega upora. Koristna moč se najprej poveča od nič do določene vrednosti, nato pa z naraščanjem pada. Da bi ugotovili, pri kateri vrednosti je uporabna moč največja, je treba derivat enačiti na nič.

od tu po okrajšavah dobimo

Tako se največja moč v zunanjem tokokrogu razvije pod pogojem, da je upor zunanjega tokokroga enak notranjemu uporu tokovnega vira. Upoštevajte, da je pod tem pogojem izkoristek le 0,5, kar pomeni, da se v zunanjem vezju sprosti le polovica moči, ki jo razvije tokovni vir, preostala moč pa gre za ogrevanje samega tokovnega vira.

Na sl. 54 grafično prikazuje odvisnosti skupne in neto moči ter izkoristka za zaprt tokokrog od vrednosti zunanjega upora tokokroga.

Bibliografija

Saveljev I.V. Tečaj splošne fizike: T.2. Elektrika. – M.: Nauka, 1987. – 432 str.

Trofimova T.I. Tečaj fizike: učbenik. Priročnik za univerze. – 7. izd., izbrisano. – M.: Višje. šola, 2003. – 542 str.: ilustr.

Detlaf F.F., Yavorsky B.M. Tečaj fizike: učbenik. Korist za fakultete. – M.: Nauka, 1989. – 608 str.

Predgovor……………………………………………………………………………………………3

1. Električno polje v vakuumu ……………………………………………………………4

1.1. Elektromagnetno polje – snovni nosilec

elektromagnetna interakcija………………………………………………………4

1.2. Električni naboji………………………………………………………...4

1.3. Coulombov zakon…………………………………………………………...5

1.5. Načelo superpozicije polj………………………………………………………..7

1.6. Izračun električnih polj po principu superpozicije……………8

1.7. Vektorske črte napetosti……………………………………………..10

1.8. Tok vektorja napetosti……………………………………………...11

1.9. Gaussov izrek ................................................. ..............13

1.10. Uporaba Gaussovega izreka pri izračunu električnih polj……………..12

1.11. Delo sil elektrostatičnega polja ............................................. .....18

1.12. Kroženje vektorja elektrostatične poljske jakosti………......19

1.13. Potencial elektrostatičnega polja…………………………………………………………20

1.14. Razmerje med jakostjo in potencialom elektrostatičnega polja..21

1.15. Izračun potenciala in potencialne razlike v elektrostatičnem polju...23

2. Električno polje v dielektrikih………………………………………………………...24

2.1. Prevodniki, dielektriki, polprevodniki……………………………...24

2.2. Polarizacija dielektrikov………………………………………………………25

2.3. Vrste polarizacije………………………………………………………………..26

2.4. Medsebojna povezava količin, ki označujejo polarizacijo………………...28

2.5. Električno polje v dielektrikih………………………………………………………..29

2.6. Vektor električnega premika…………………………………………………………..30

2.7. Izračun električnega polja v prisotnosti dielektrikov……………………33

2.8. Feroelektriki…………………………………………………………………33

2.9. Piezoelektrični učinek. Elektrostrikcija……………………………...35

3. Prevodniki v električnem polju. Energija električnega polja…………….36

3.1. Porazdelitev nabojev na prevodniku…………………………………………………………36

3.2. Prevodnik v zunanjem električnem polju……………………………...38

3.3. Električna zmogljivost vodnikov…………………………………………………………39

3.4. Medsebojna električna kapacitivnost. Kondenzatorji……………………………………40

3.5. Povezava kondenzatorjev………………………………………………………41

3.6. Energija sistema stacionarnih točkastih nabojev………………...42

3.7. Lastna energija nabitega prevodnika in kondenzatorja……………43

3.8. Energija električnega polja……………………………………………44

4. Zakoni enosmernega toka……………………………………………………….45

4.1. Pojem električnega toka…………………………………………………………45

4.2. Ohmov zakon za homogeni del verige ……………………………………...47

4.3. Joule-Lenzov zakon…………………………………………………………..49

4.4. Elektromotorna sila, potencialna razlika, napetost.

Elektrostatika, galvanizem so bila imena pojavov, ki jih povzroča trajno električni šok, prejel od ... A.D. Fizika. elektrostatika: povzetek predavanja/ A.D. Andreev, L.M. Črna; SPbSUT. – Sankt Peterburg, 2004. Detlaf, A.A. No fiziki / A.A. ...

Znanost o gradbenih materialih. No predavanja

Povzetek >> Gradbeništvo

Študij seveda"Znanost o gradbenih materialih". Predavanja, ki ... efektivni naboj atoma; A - konstantna oklop, določen za vsak element... z uporabo klasičnih zakonov elektrostatika. Molekule, v... električnih prevodnikih trenutno in dielektriki...

Sodobni koncepti naravoslovja

Predavanje >> Naravoslovje

Noben. Resnično dobro posvečen sodobnim konceptom... se generira magnetostatično polje trajno tokovi, obstoj katerega ... Za razliko od elektrostatika, dosledna teorija magnetnega... izvajanje raziskav predavanja-razprave po...

Metodologija uporabe DOR v procesu študija teme Elektromagnetna nihanja

Predmet >> Pedagogika

Termodinamika in molekularna fizika, elektrostatika, optika, atomska in jedrska... količina eksperimentalnih materialov. No"Odprta fizika 2.0" ... zakon, ustanovljen za trajno trenutno, za opis procesov... so razviti v obliki predavanja, saj to...