Закон джоуля ленца электродвижущая сила закон ома для полной цепи

Работа и мощность в цепи постоянного тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

Э.Д.С. Источника электрической энергии.

Сторонние силы совершают работу по перемещению носителей зарядов внутри источника тока, за счет других видов энергии (химической, механической).

Величину, характеризующую зависимость электрической энергии, приобретенной зарядом в генераторе, от внутреннего устройства последнего, называют электродвижущей силой генератора и обозначают э.д.с. Электродвижущую силу генератора измеряют работой сторонних сил, выполненной при перемещении единичного положительного заряда:

2. Закон Ома для полной цепи.

.Закон Ома для замкнутой цепи (содержащей источник тока), связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление (R+r) цепи.

Вывод закона Ома для полной цепи

По определению ЭДС и силы тока.

При совершении работы на внутреннем и внешнем участках цепи выделяется количество теплоты по закону Джоуля – Ленца.

По закону сохранения энергии совершенная работа равна выделенному количеству теплоты.

ЭДС равна сумме падений напряжений на внутреннем и внешнем участках замкнутой цепи.

Закон Ома для полной цепи:

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС к ее полному сопротивлению.

3. Работа и мощность электрического тока.

Полную работу тока на участке цепи определим по формуле:

Мощность, по определению, работа выполненная за определенное время. Следовательно мощность эл. тока: P= . [P]=Вт.

В системе СИ работу получают в Джоулях, но в электротехнике работу выражают в ватт-часах или точнее в киловатт-часах. В этом случае время необходимо выразить в часах, а мощность в киловаттах.

1 кВт ч=3600*10 3 Дж=3,6*10 6 Дж.

Прибор для измерения работы тока называют электрическим счетчиком, а стоимость единицы работы тока – тарифом.

4. Закон Джоуля – Ленца.

Тепловое действие тока на опытах было изучено английским ученым Дж. Джоулем и русским физиком Э. Ленцем. Количество теплоты, выделенного током в проводнике, равно работе электрического поля по преодолению сопротивления проводника:

оличество тепла, выделенного током в проводнике, прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы тока и времени его прохождения.

Количество теплоты, выделенной током в каждом проводнике при последовательном соединении, прямо пропорционально сопротивлению этих проводников. .

Количество теплоты, выделенной током в параллельно соединенных участках цепи без э.д.с. обратно пропорционально сопротивлению этих участков. .

Источник

Законы постоянного тока.

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов и ионов).

За направление тока условно принято направление

движения положительных зарядов, т.е. от « + » к « — ».

Условия, необходимые для существования электрического тока:

— Наличие свободных заряженных частиц;

— Наличие электрического поля, действующего на заряженные частицы с силой в определённом направлении;

— Наличие замкнутой электрической цепи.

Тепловое: проводник по которому течет ток нагревается.

Химическое: электрический ток может изменять химический состав проводника (электролита).

Магнитное: ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Вокруг проводника с током существует магнитное поле.

Закон Ома для участка цепи.

В 1826 году немецкий физик Георг Ом экспериментально установил, что I

I I

U R

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

I =

Электродвижущая сила.

Если два заряженных тела соединить проводником, то через него пойдет кратковременный ток. Избыточные электроны с отрицательно заряженного тела перейдут на положительно заряженное. Потенциалы тел окажутся одинаковыми, значит, напряжение на концах проводника станет равно нулю, и ток прекратится. Для существования длительного тока в проводнике нужно поддерживать разность потенциалов на его концах неизменной. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.

Силы электрического взаимодействия сами по себе не способны осуществлять подобное разделение зарядов. Они вызывают притяжение электронов к положительному телу и отталкивание от отрицательного. Поэтому внутри источника тока должны действовать сторонние силы, имеющие неэлектрическую природу и обеспечивающие разделение электрических зарядов.

Сторонние силы — любые силы, действующие на электрические заряженные частицы, за исключение сил, электростатического происхождения (т.е. кулоновских).

ЭДС – электродвижущая сила – физическая величина, определяемая работой , совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда от «+» полюса к «-» полюсу внутри источника тока. Является энергетической характеристикой источника тока. =В

Закон Ома для полной цепи.

Сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи: I =

где: – ЭДС источника тока

R – внешнее сопротивление цепи

r — внутреннее сопротивление цепи

А_ст = It А_ст = Q ε = IR + Ir = U_внеш.+ U_ист. η_ист. =

ЭДС равно сумме падения напряжений на внешнем и внутреннем участках замкнутой цепи.

Частный случай — короткое замыкание, когда R = 0 , I_к.з. =

Основные характеристики электрического тока.

Название физической величины

Сила тока – основная количественная характеристика электрического тока

Электрическое сопро- тивление – основная электрическая характе- ристика проводника

физическая величина, численно равная заряду, переносимому через поперечное сечение проводника в единицу времени.

физическая вели- чина, численно равная работе электрического поля по переме- щению единично- го заряда вдоль проводника

Характеристика проводни- ка, показывающая его способность противо- действовать прохождению эл. тока по проводнику за счёт особенностей молеку- лярного строения и его геометр. параметров

I = = q₀nS

q₀ – заряд свободной заряженной частицы

n – концентрация носителей заряда

 — ср. скорость упорядо- ченного движения зарядов вдоль проводника

S – площадь поперечного сечения проводника

U =

R =

S – площадь поперечного сечения проводника

 — удельное сопротивле- ние материала, из которого изготовлен проводник.

А ==

В = = А·Ом

Ом =

Прибор для измерения и его подключение

Амперметр

включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить

Вольтметр

включается в цепь параллельно тому участку цепи, где измеряют напряжение

Омметр

Включается при разомкнутой эл. цепи вместе с сопротивлением, которое измеряют

Источник