Электрическая энергия и мощность

Электрическое сопротивление - величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению тока.

удельное сопротивление - сопротивление, которым обладает изготовленный из данного материала провод длиной 1 м с поперечным сечением 1мм² при t=20°C.

Электрическое сопротивление зависит от длины проводника, площади поперечного сечения, рода материала, температуры и проходящего по нему тока.

Зависимость сопротивления от температуры:

При нагреве в материалах, проводящих электрический ток, происходят два процесса: возрастает скорость теплового движения их атомов и концентрация свободных электронов.

Первый процесс приводит к более частым столкновениям электрических зарядов с атомами и увеличивает электрическое сопротивление, второй уменьшает.

Поэтому с повышением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается, а сопротивление угольных проводников, электролитов и полупро-водников уменьшается.

Проводимость - величина, обратная сопротивлению.

Чем меньше сопротивление проводника, тем больше его проводимость и. следовательно, он лучше проводит ток.

удельная проводимость - величина, обратная удельному сопротивлению.

Резистор - устройство для включения в электрическую цепь с целью регулирования или ограничения проходящего по ней тока.

Сопротивление резистора является его параметром только при постоянном токе. В цепях переменного тока сопротивление резистора зависит от частоты. Сопротивление резистора переменному току называют активным, а постоянному электрическим.

Резисторы бывают: регулируемые и нерегулируемые, проволочные (токопроводящим материалом служит металлическая проволока из сплавов с выкоким r- ПЭВ-2,5,ПЭВ-50х) и непроволочные (токопроводящим материалом служит слой или стержень из материала с выкоким r- ММЛТ, МЛТ-0,5, МЛТ-1, ТВО-0,25, ТВО-0,5).

Резисторы, сопротивление которых не зависит от проходящего по нему тока и приложенного к нему напряжения, называют линейными 1.

Резисторы, сопротивление которых резко изменяется в зависимости от силы и направления проходящего через них тока, либо приложенного напряжения, называют нелинейными 2. Рис.14.

Рис.14.

К нелинейным сопротивлениям относятся осветительные лампы с вольфрамовой и угольной нитью накаливания, вентильные элементы (селеновые, германиевые, кремниевые) и др. Нелинейные сопротивления широко используют в электротехнике для автоматического регулирования силы тока и напряжения в электрических цепях, электрических измерений, выпрямления тока и пр.

Вольтамперная характеристика (ВАХ) – зависимость I от U.

Реостат - резистор с регулируемым сопротивлением (рычажные, ламповые, водяные, двойные со скользящими контактами).

Закон Ома для участка цепи - сила тока на данном участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Физический смысл закона Ома сводится к тому, что сопротивление не зависит от величины тока. Закон Ома справедлив только для линейных цепей.

Закон Ома для полной цепи - сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника электрической энергии и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

, где r_ВН – внутреннее сопротивление источника, r- сопротивление внешней цепи, U_ВН - внутреннее падение напряжения, U- внешнее напряжение на зажимах генератора.

Мощность - энергия, вырабатываемая в единицу времени, т.е. скорость преобразования энергии в источнике.

Энергетический баланс мощностей - мощность, получаемая каким-либо устройством или участком электрической цепи, должна быть равна сумме отдаваемой ими мощности и потерь мощности, которые возникают в данном устройстве или участке цепи.

Электрический КПД - отношение мощности приемника (полезной) Р к мощности источника энергии Р_И.

Источник развивает максимальную мощность, когда внешнее сопротивление равно внутреннему сопротивлению источника.