32. Закон Ома для замкнутой цепи.

32.1 Сторонние силы.

СТОРО́ННИЕ СИ́ЛЫ - силы неэлектростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источников тока и вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока. Сторонние силы совершают работу по разделению зарядов и поддержанию разности потенциалов на концах цепи.Сторонними считаются все силы отличные от кулоновских сил.

32.2 Разность потенциалов, ЭДС и напряжение

РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ электрическая (для потенциального электрического поля то же, что напряжение электрическое) между двумя точками пространства (цепи) равна работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую. В СИ измеряется в вольтах.

Электродвижущая сила (ЭДС) — физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

Напряжение —разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории. Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля. Напряжение равно 1 В, если при перемещении положительного заряда в 1 Кл вдоль силовых линий поле совершает работу в 1 Дж.

32.3 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:

32.4 Закон Ома для неоднородной цепи.

Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон Ома записывается в следующей форме:

IR = U₁₂ = φ₁ – φ₂ + = Δφ₁₂ + .

Это соотношение принято называть обобщенным законом Ома или законом Ома для неоднородного участка цепи.

33. Работа и мощность электрического тока.

33.1 Работа па перемeщeнию элeктpuческого заряда на участке цепи (вывод).

При движении зарядов в электрической цепи выполняется работа. Численно работа, совершаемая при перенесении электрического заряда q между двумя точками, разность потенциалов между которыми равна U, может быть определена по формуле . В свою очередь электрический заряд q может быть выражен как произведение величины тока на время:.  Подставляя значение заряда, получим

Итак, работа, совершаемая током на каком-либо участке цепи, прямо пропорциональна напряжению на этом участке, величине тока и времени, в течение которого протекает ток.

33.2 Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме

Э. Х. Ленц и Д. Джоуль установили, что количество теплоты, выделяющееся в проводнике при прохождении через него электрического тока, прямо пропорционально сопротивлению R проводника, квадрату силы тока I и времени t, в течение которого поддерживается ток в проводнике. Этот закон, носящий название закона Джоуля — Ленца, можно выразить следующей формулой: Если сила тока изменяется со временем, то количество теплоты, выделяющееся в проводнике за время t, вычисляется по формуле:

33.2 Закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме .

Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной тепловой мощностью тока.Она равна(1)

Используя дифференциальную форму закона Ома (j=Е)и соотношение=1/, получим(2)

Формулы (1) и (1) являются обобщенным выражением закона Джоуля—Ленца в дифференциальной форме,пригодным для любого проводника.

33.3 Мощность электрического тока.

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

33.4 Еденицы работы и мощности.

Если сила тока выражается в амперах, напряжение — в вольтах, сопротивле­ние — в омах, то работа тока выражается в джоулях, а мощность — в ваттах. На практике применяются также внесистемные единицы работы тока: ватт-час (Втч) и киловатт-час (кВтч). 1 Втч — работа тока мощностью 1 Вт в течение 1 ч; 1 Втч=3600Bтc=3,610³Дж; 1 кВтч=10³Втч= 3,610⁶Дж.