- •Содержание
- •2.2 Электрическое поле
- •2.3 Работа электростатического поля при перемещении заряда
- •2.4 Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом
- •2.5Диполь. Диполь во внешнем поле
- •2.6 Поле системы зарядов на больших расстояниях
- •3 Описание свойств векторных полей
- •3.1 Поток вектора.
- •3.2 Дивергенция.
- •3.3 Теорема Остроградского – Гауса
- •3.4 Циркуляция
- •3.5 Ротор
- •3. 6 Теорема Стокса
- •3.7 Циркуляция и ротор электростатического поля
- •3.8 Теорема Гаусса
- •4 Вычисление полей с помощью теоремы Гаусса
- •4.1 Поле равномерно заряженной бесконечной пластины
- •4.2 Поле равномерно заряженной сферической поверхности
- •4.3 Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей
- •4.4 Поле объемно заряженного шара
- •5.1 Электрическое поле в диэлектриках
- •5.2 Вектор электрического смещения (индукция)
- •5.3 Условия на границе двух диэлектриков
- •5.4 Проводники во внешнем поле
- •5.5 Конденсаторы. Емкость
- •Энергия конденсатора
- •6 Постоянный электрический ток
- •6.1 Электрический ток. Сила тока. Плотность тока
- •Сила тока
- •6.2. Уравнение непрерывности
- •6.4 Закон Ома
- •Последовательное и параллельное соединение
- •6.5 Закон Ома для неоднородного участка цепи
- •6.6 Правила Кирхгофа
- •6.7 Мощность тока. Закон Джоуля – Ленца
- •7. Электрический ток в различных средах
- •7.1 Электрический ток в полупроводниках
- •Собственная и примесная проводимость полупроводников
- •7.3 Транзистор
- •7.4 Ток в газах
- •Список использованных источников
6.4 Закон Ома
Немецкий физик Георг Симон Ом экспериментально установил, что сила тока, текущего по однородному проводнику пропорциональна падению напряжения Uна концах проводника
I=U/R
где R-электрическое сопротивление проводника
[R]=Ом, 1Ом=1В/1А.
Сопротивление проводника зависит от его размеров, формы и материала, из которого проводник изготовлен.
Для однородного линейного проводника сопротивление Rпрямо пропорционально его длинеlи обратно пропорционально площади его поперечного сеченияS
,
- удельное электрическое сопротивление.
[] = Омм.
Найдем связь между ив одной и той же точке проводника. В избранных телах, напримерисовпадают
I=jdS ; U=Edl
где - удельная электрическая проводимость:=1/
Опыт показывает, что в первом приближении изменение удельного сопротивления описывается линейным законом
0t)
R=R0(1+t)
где - температурный коэффициент сопротивления,0, R0-удельные сопротивления и сопротивление при00С
Последовательное и параллельное соединение
Электрическая цепь - система из резисторов (проводников), конденсаторов и источников ЭДС и других элементов, соединенных проводами. Наиболее простые соединения резисторов - последовательное и параллельное.
Последовательное соединение проводников схематично изображено на рис..
Рис. 18. Последовательное соединение проводников (резисторов)
При последовательном соединении проводников сила тока одинакова во всех проводниках (в противном случае заряды накапливались бы в каких-либо точках цепи)
I1 = I2 = I3 = … = I
Так как работа по перемещению заряда в цепи равна сумме работ на отдельных участках, т.е.:
А = А1 + А2 + А3 + … + Аn ,
то вследствие того, что U = А / q, напряжение:
U = U1 + U2 + U3 + … + Un
Тогда из закона Ома следует, что:
IR = IR1 + IR2 + IR3 + … + IRn
и, следовательно,
R = R1 + R2 + R3 + … + Rn .
Если R1 = R2 = R3 = … = Rn, , тоR = n R1
Параллельное соединение проводников схематично изображено на рис.19 .
Рис.19 Параллельное соединение проводников
Напряжения равны:
U = U1 = U2 = U3
Из закона сохранения заряда:
I = I1 + I2 + I3
U = IR = IR1 = IR2 = IR3
6.5 Закон Ома для неоднородного участка цепи
; ;
Умножим на dlи проинтегрируем вдоль контура от точки 1 до точки 2:
;
;
- закон Ома для неоднородного участка цепи.
Если электрическая цепь замкнута, то:
I = / R (1 = 2)
R = rвнутр. + Rвн.
6.6 Правила Кирхгофа
Узел– точка, в которой сходится более двух проводников. Входящие и выходящие токи имеют разные знаки: входящий в узел ток – положительный, выходящий – отрицательный.
Рис.20
Первое правило
Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле равна нулю.
Ii= 0.
Для I = const,=0, вездепоток вравен сумме токов через поверхность вокруг узла = 0.
-I1 + I2 - I3 – I4 = 0.
Второе правило. (Из обобщенного закона Ома для разветвленных цепей.)
Направление обхода контура по часовой стрелке примем за положительное. Все точки, совпадающие по направлению с обходом контура, считаются положительными. Источники ЭДС считаются положительными, если они создают ток, направленный в сторону обхода.
I1R1 = A - B + 1
-I2R2 = B - C - 2
I3R3 = C - A + 3
Складывая почленно, получили:
I1R1 - I2R2 + I3R3 = 1 - 2 + 3
В любом замкнутом контуре, произвольно выбранной цепи, алгебраическая сумму произведений сил токов Iiна сопротивлениеRiсоответствующих участков контура равно алгебраической сумме ЭДС, встречающихся в контуре: