![]() Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
![]() Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
![]() |
Закон Ома. Сопротивление
Закон Ома был экспериментально открыт в 1826 году в следующей форме: Сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику, пропорциональна падению напряжения U на проводнике:
где R электрическое сопротивление проводника,
Однородным называется такой участок цепи, на котором действуют только электростатические силы. Выражение (1) определяет соотношение между током и напряжением для однородного участка цепи и называется законом Ома в интегральной форме. Единица сопротивления – Ом, Сопротивление проводника определяется · его геометрическими размерами ( · материалом, их которого этот проводник изготовлен. Наименьшими удельными сопротивлениями обладают серебро, медь, золото, алюминий. Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной проводимостью или электропроводимостью вещества. В дифференциальной форме закон Ома принимает вид: - вектор плотности тока равен произведению электропроводности и вектора напряженности электростатического поля. - Рассмотрим однородный участок проводника, в пределах которого площадь сечения остается постоянной. · сила тока равна · связь напряженности и потенциала дает значение напряжения · сопротивление участка определяется формулой · Подставив в формулу (1), имеем: отсюда Закон Ома объясняет классическая теория металлов, созданная физиками Друде и Лоренцем. Согласно этой теории валентные электроны в металле являются общими для всех атомов и движутся в пространстве между положительными ионами, которые находятся в узлах кристаллических решеток. Электроны проводимости образуют электронный газ, подчиняющийся законам идеального газа. Однако, в отличие от молекул идеального газа, которые при движении сталкиваются друг с другом, электроны в металле сталкиваются с узлами кристаллической решетки, и расстояние, которое проходит электрон между двумя такими соударениями, есть длина свободного пробега электрона λ. В результате таких столкновений устанавливается тепловое равновесие между электронным газом и кристаллической решеткой. Друде распространил на электронный газ результаты кинетической теории газов. Тогда средняя скорость теплового движения электронов: при комнатной температуре При внесении проводника в поле, на хаотическое тепловое движение электронов накладывается упорядоченное движение электронов некоторой средней скоростью при этом плотность тока: Максимально возможное значение т.е. в Найдем изменение кинетической энергии электронов, вызываемое полем. Для этого определим средний квадрат результирующей скорости: Величины
Таким образом, упорядоченное движение увеличивает кинетическую энергию электронов на
Двигаясь в кристалле, электроны испытываю соударение с узлами кристаллической решетки. Время между двумя соударениями: где Друде предположил, что при соударении электронов с узлом кристаллической решетки вся дополнительная энергия передается иону, в результате соударения u =0. Если поле, ускоряющее электроны, однородно, электрон получает постоянное ускорение
Скорость u изменяется во времени линейно, поэтому Для плотности тока j получим: Коэффициент пропорциональности есть проводимость. Если бы электроны не сталкивались с ионами кристаллической решетки, их скорости росли бы беспрепятственно, и проводимость была бы неограниченно большой Сопротивление проводника зависит от температуры и давления. Сопротивление металлических проводников зависит от температуры по закону: где
Для некоторых металлов и сплавов вблизи абсолютного нуля температуры наблюдается скачкообразное падение сопротивления практически до нуля. Это явление называют сверхпроводимостью . Температура перехода в сверхпроводящее состояние для разных металлов лежит в интервале от 2 до 10 К.
4. Закон Ома для неоднородного участка цепи.
На носители тока на неоднородном участке цепи · действуют, кроме электростатических сил · средняя скорость упорядоченного движения носителей пропорциональна суммарной силе
– это закон Ома для неоднородного участка цепи в дифференциальной форме. Неоднородным называют участок цепи, на котором действуют сторонние силы. Перейдем к интегральной форме этого закона. Рассмотрим неоднородный участок цепи. · Допустим, что внутри этого участка существует линия (контур тока) удовлетворяющая следующим условиям: 1) в каждом сечении, перпендикулярном к контуру, величины 2) векторы · Выберем произвольно направление движения по контуру. Пусть выбранное направление соответствует перемещению от конца 1 к концу 2 участка цепи. Спроектируем выражение (2) на элемент контура1-2:
причем Знак ‘+’ берем в том случае, если ток течет от 1 к 2, ‘-‘ если ток течет в направлении 2 к 1. Вследствие сохранения заряда сила постоянного тока в каждом сечении должна быть одинаковой. Поэтому вдоль контура Силу тока в данном случае нужно рассматривать как алгебраическую величину. Направление 1-2 выбрано произвольно, поэтому, если ток течет в выбранном направлении, его считают положительным, если в направлении 2-1 – отрицательным. · Заменим · Умножим это выражение на
Тогда а ток 1) Если цепь замкнутая, то Тогда
2) если источник разомкнут, то I =0 и 3) Если в цепи действует несколько ЭДС, то Примеры:
Сопротивление отлично от нуля только на отрезке R. На нижней части рисунка представлен ход потенциала Выясним, что здесь происходит. Из того факта, что потенциал на отрезке R уменьшается слева направо, следует, что I > 0, т. е. ток течет в положительном направлении (от 1 к 2).
Внешнее сопротивление в цепи в Пусть
Согласно Из этих двух уравнений получим: Отсюда видно, что чем больше
В заключение полезно привести наглядную картину, позволяющую лучше уяснить, что происходит в замкнутой цепи постоянного тока. На рис. 5.3 показано распределение потенциала Точки А и В соответствуют положительной и отрицательной клеммам источника. Из рисунка видно, что процесс протекания тока можно представить себе так: положительные заряды-носители «соскальзывают» по наклонному «желобу» от точки
Date: 2015-07-22; view: 463; Нарушение авторских прав |