Участок цепи постоянного тока

- сопротивление, или резистор

 

- контакты, или зажимы

- идеальный проводник (R=0)

Закон Ома: Сила тока в однородном проводнике пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально сопротивлению проводника

I=U/R

Коэффициент пропорциональности R в законе Ома является свойством проводника и называется электрическим сопротивлением. Единица измерения сопротивления проводника Ом; Ом=В/А.

Условия, необходимые для возникновения тока. ЭДС источника тока. Закон Ома для замкнутой цепи.

 

Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. Мы знаем, что работа электрического поля по перемещению заряда вдоль замкнутого контура равна нулю. Поэтому невозможно переместить заряд по замкнутой электрической цепи под действием только сил электрической природы.

Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов на участке цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения.

Такие устройства называются источниками постоянного тока.

Сторонними силами называются силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

Природа сторонних сил может быть различной.

источник сторонних сил	природа сторонних сил
электрогенераторы	электромагнитная
батареи, аккумуляторы	химическая
солнечные батареи	фотоэлектрическая

ЭДС источника тока

Электродвижущей силой источника (ЭДС) называется физическая величина, равная отношению работы A _ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда

Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.

Закон Ома для полной цепи

Полная цепь постоянного тока

 

- источник тока

 

 

R - внешний участок цепи, или нагрузка

r- сопротивление источника тока, или внутреннее сопротивление.

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

 

Сопротивление. Зависимость сопротивления резистора от температуры. Понятие о сверхпроводимости. Реостат.

 

Сопротивление проводника зависит от материала проводника и его геометрических размеров. Сопротивление проводника не зависит от напряжения и силы тока в цепи.

Для однородного цилиндрического проводника длиной L и площадью поперечного сечения S сопротивление равно

где - удельное сопротивление проводника, Ом*м или Ом*м/мм²

Зависимость сопротивления проводника от температуры

Опыт показывает, что сопротивление металлов при нагревании увеличивается по линейному закону. При этом величина

или

является постоянной. Здесь

- температурный коэффициент сопротивления, зависящий от материала.

R₀ – сопротивление при температуре Т₀,

R – при температуре Т= Т₀+DТ

DТ – разница температур.

 

После простых преобразований можно получить

(1+ t)

где ρ₀ - удельное сопротивление, измеренное при 0 ⁰С,

t – температура, измеренная по шкале Цельсия.

У некоторых сплавов, например у сплава меди с никелем (константан), температурный коэффициент сопротивления очень мал - 10^-5. Это удобно для изготовления эталонных сопротивлений.

Последовательное и параллельное соединение проводников.

Соединения проводников

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова. Участок цепи не имеет разветвлений.

Сила тока постоянна I = I1=I2=…

Напряжение U = U1+U2+…

Сопротивление R = R1+R2+…..