Законы постоянного тока
Электрический ток. Сила тока.
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников.
Последовательное и параллельное соединение проводников.
Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.
Работа и мощность тока.
Направленное движение электрических зарядов называют электрическим током. В металлах могут свободно перемещаться электроны, в проводящих растворах - ионы, в газах могут существовать в подвижном состоянии и электроны, и ионы.
Условно за направление тока считают направление движения положительных частиц,
ток идет от(+) к (-), поэтому в металлах это направление противоположно направлению движения электронов.
Сила тока I- величина заряда, проходящего в единицу времени через полное сечение проводника. Если за время t через полное сечение проводника прошел заряд q, то
I=q/t.
Единица измерения силы тока - Ампер. Если состояние проводника (его
температура и др.) стабильно, то между приложенным к его концам напряжением и
возникающим при этом током существует связь. Она называется Закон Ома и записывается так:
I=U/R.
R - электрическое сопротивление проводника, зависящее от рода вещества и от его геометрических размеров. Единичным сопротивлением обладает проводник, в котором возникает ток 1 А при напряжении 1 В. Эта единица сопротивления называется Ом.
Различают последовательное
и параллельное соединения проводников.
При последовательном соединении ток, протекающий по всем участкам цепи, одинаков, а напряжение на концах цепи
равна сумме напряжений на всех участках.
U=U1+U2+Un
Общее сопротивление равно сумме сопротивлений
R=R1+R2+Rn
При параллельном соединении проводников постоянным остается напряжение, а ток складывается из суммы токов, протекающих по всем ветвям.
I=I1+I2+In
В этом случае складываются величины, обратные сопротивлению:
1/R=
1/R
1+1/R
2
или можно записать так
Для получения постоянного тока на заряды в электрической цепи внутри
источника тока должны действовать силы, отличные от сил электростатического поля; их называют сторонними силами.
Если рассматривать полную электрическую цепь, необходимо включить в нее действие этих сторонних сил и внутренне сопротивление источника тока r. В этом случае закон Ома для полной цепи примет вид:
I=E/(R+r).
Е - электродвижущая сила (ЭДС) источника. Она измеряется в тех же единицах, что и напряжение.
Величину (R+r) называют иногда полным сопротивлением цепи.
Сформулируем правила Киркгофа:
Первое правило: алгебраическая сумма сил токов в участках цепи, сходящихся в одной точке разветвления, равна нулю.
Второе правило: для любого замкнутого контура сумма всех падений напряжения равна сумме всех ЭДС в этом контуре.
Мощность тока рассчитывается по формуле
P=UI=I2R=U2/R.
Закон Джоуля-Ленца. Работа электрического тока (тепловое действие тока)
A=Q=UIt=I2Rt=U2t/R.
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов.
Электрический ток может выделять в некоторых проводниках их химические составные части. Это явление получило название электролиза.
Согласно закону Фарадея для электролиза, масса вещества выделившаяся на каком-либо из электродов, пропорциональна величине заряда, прошедшего через электролит.
m=Kq, или m=kIt
где K - электрохимический эквивалент,
I-сила тока, t-
время электролиза.