Лекция №12. Тема: Постоянный электрический ток

Тема: Постоянный электрический ток. Электрический ток и его характеристики. Закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной формах. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Электродвижущая сила, напряжение. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Законы Кирхгофа для разветвленных цепей.

Проводниками электрического тока называются тела, в которых заря­женные частицы (электроны и ионы) способны перемещаться под действием сколь угодно слабого электрического поля. Обычно в практике для изготовления проводников используются медь и алюминий.

Под электрическим током понимается всякое упорядоченное движение электрических зарядов. За направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Под силой тока понимается величина электрического заряда, проходящего через попереч­ное сечение проводника за бесконечно малое время:

J = .

Единица измерения ампер.

В основе теории стационарных токов лежат законы Ома и Джоуля – Ленца.

Закон Ома для участка цепи, не содер­жащего ЭДС:

I =, где U – напряжение; R – сопро­тивление участка. Сопротивление измеряется в омах.

Закон Ома для полной цепи: I = , где E – ЭДС источника тока; R – сопротивление внешней цепи; r – внутреннее сопротивление источника тока. ЭДС источника – разность потенциалов (напряжение) на концах разомкнутого источника тока.

Закон Джоуля-Ленца можно записать в виде:

A = Q = JUt = J²Rt = t.

в дифференциальной форме:

W = nDE_k = E², или W = g E².

Электрическое сопротивление – величина, характеризующая проти­водействие электрической цепи (ее участка) электрическому току. Измеряется сопротивление в омах. Электрическое сопротивление обус­ловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды. При необратимом преобразовании энергии, например, в тепловую, сопротивление называется активным. Электрическое соп­ротивление обусловленное передачей энергии электрическому или маг­нитному полю (и обратно) называется реактивным сопротивлением. В дальнейшем изложении материала электрическое сопротивление будем называть сопротивлением.

Сопротивление однородного металлического проводника выражается формулой R = r₀(1 + at), где r₀ – удельное сопротивление при l = 0; е – длина проводника; S – площадь поперечного сечения;a– тем­пературный коэффициент, для металлов а = , t – температура по шкале Цельсия.