Конспект лекции "Электрическая цепь"

Электрическая цепь

­Простейшая электрическая цепь состоит из источника тока, нагрузки сопротивлением R и соединительных проводов.

Электрический ток – упорядоченное движение электрических зарядов.

За направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов.

Для возникновения электрического тока необходимо наличие:

а) электрического поля;

б) свободных электрических зарядов.

Характеристики электрического тока

а) Сила тока (ампер) – величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени.

. .

б) Плотность тока – величина, численно равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника, проведенного перпендикулярно направлению тока, и направленную по току.

. .

– единичный вектор нормали к площадке .

Для постоянного тока (сила тока и его направление со временем не изменяются):

.

– заряд одной частицы, – концентрация заряженных частиц, – скорость движения частиц.

Источник тока – устройство, способное создавать и поддерживать разность потенциалов за счёт работы сторонних сил.

Сторонние силы – силы не электростатического происхождения, действующие на электрические заряды.

Электрическая цепь образует замкнутую систему совокупность проводников и источников тока.

Характеристики электрической цепи.

а) Электродвижущая сила (ЭДС) источника тока ε, (вольт) – величина, определяемая работой сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутой цепи.

б) Напряжение (или падение напряжения) на участке цепи U, В – величина, определяемая полной работой электростатических (кулоновских) и сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль участка цепи.

Понятие напряжения является обобщением понятия разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов в том случае, если на этом участке не действует ЭДС, то есть сторонние силы отсутствуют.

Электрическая проводимость и электрическое сопротивление

– электрическая проводимость проводника. (сименс).

– электрическое сопротивление проводника. .

Единица сопротивления в СИ – ом: 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течёт постоянный ток 1 А.

.

Сопротивление проводников зависит от материала проводника, геометрических размеров и формы, а также от температуры.

Для однородного линейного проводника сопротивление прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения .

.

– удельное электрическое сопротивление проводника. .

– удельная электрическая проводимость вещества проводника.

.

Опыт показывает, что удельное сопротивление , а, следовательно, и сопротивление , линейно зависит от температуры.

;

.

– удельное сопротивление при 0 ⁰C,

– сопротивление при 0 ⁰C.

– температурный коэффициент сопротивления, для чистых металлов равный .

Если заменить его приближенным значением, можно получить:

. .

Последовательное соединение проводников.

.

Параллельное соединение проводников.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение и назовите условия возникновения электрического тока.

2. Что называется силой тока? плотностью тока? Каковы их единицы?

3. Что такое сторонние силы? Дайте определение источника тока.

4. В чем заключается физический смысл электродвижущей силы, действующей в цепи? напряжения? разности потенциалов?

5. Почему напряжение является обобщенным понятием разности потенциалов?