18. Постоянный электрический ток.

1. Электрический ток. Электрическим токам называется любое упорядоченное (направленное) движение положительных или отрицательных электрических зарядов. Для возникновения и осуществления электрического тока необходимо наличие свободных носителей тока-заряженных частиц и электрического поля.

2. Сила тока. Сила тока I-скалярная величина, равная электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени: I=dg/dt

Для постоянного тока I=g/t, g-электрический заряд, проходящий за время t. Единица силы тока (Ампер). Для поддержания электр. Тока необходим источник тока (генератор). В генераторе на заряды действуют сторонние силы- силы неэлектрического происхождения. Эти силы перемещая электрические заряды, совершают работу.

3.Электродвижущая сила. Физическая величина равная работе совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда g0, называется электродвижущей силой (ЭДС) ε, действующей в цепи: ε=A/g0

ЭДС источника, как и потенциал поля ф-(фи)=П/ g0, выражается в вольтах (В).

4.Напряжение. Напряжением U называется физическая величина , определяемая работай , совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи. Обычно под напряжением (или падением напряжения) понимают разность потенциалов ф на коком-то однородном участке электрической цепи. U=ф1-ф2.

5. Закон Ома. В 1826 г. Немецкий физик Г. Ом экспериментально установил что сила тока , текущего по однородному металлическому проводнику, пропорционально напряжению на концах проводника и обратно пропорционально электрическому сопротивлению R этого проводника: I=U/R-закон Ома участка цепи.

Единица сопротивления - Ом: 1 Ом-сопротивление такого проводника в котором при напряжении 1В течет постоянный ток силой 1 А. Величина G=1/R называется электрической проводимостью проводника. Сопротивление проводника зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник длинной L и поперечным сечением S сопротивление: R=p*(L/S), где р-удельное электрическое сопротивление. Подставим в закон Ома выражение для сопротивление R, получим I/S=1/p*U/L, где величина ϒ=1/р называется удельной электрической проводимостью.

Постоянный ток в проводнике совершает работу. Очевидно что за время dt через сечение проводника переносится заряд dg= I dt. Тогда работа тока dA=dgU=I U dt. Если сопротивление проводника R, то, использовав закон Ома, получим: dA=Rdt=/R*dt. Очевидно что мощность тока Р=dA/dt=UI=R=/R. Единица мощности – ватт (1Вт=1Дж/с). На практике применяются также внесистемные единицы работы тока: ватт-час .

6.Закон Джоуля-Ленца — физич. закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока: мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля.

где w — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока,—напряжённость электрического поля,σ — проводимостьсреды.Практическое значение:снижение потерь энергии.

7. Закон Ома для замкнутой цепи. Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называют  неоднородным участком цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид: где R - общее сопротивление неоднородного участка.Закон Ома для замкнутой цепи: ток в цепи, содержащей источник тока, прямо пропорционален э. д. с. источника и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи. Если обозначить э. д. с. источника через ξ, его внутреннее сопротивление через r, сопротивление внешней цепи через R, а ток через I, то закон Ома представится следующей формулой:

8. Правило Кирхгофа для разветвленных цепей. Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле равна нулю:

=0. Это соотношение учитывает тот факт, что при постоянном токе не происходит накопления зарядов в узлах электрической цепи.

Второе правило Кирхгофа относится к замкнутым контурам: в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивлениясоответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДСвстречающихся в этом контуре (знаки падений напряжения и ЭДС определяются по отношению к направлению обхода контура):=.