- •Постоянный электрический ток.
- •§ 26. Электрическое поле при наличии постоянного тока.
- •Характеристики тока.
- •III. Закон Ома.
- •Дифференциальная форма закона Ома.
- •Закон Джоуля - Ленца
- •§27. Обобщённый закон Ома.
- •I. Сторонние силы.
- •II. Обобщённый закон Ома.
- •Расчет линейных цепей постоянного тока. Правила Кирхгофа
- •§29. Токи в смежной среде. Заземление линий передач.
- •Заземление линий передач.
III. Закон Ома.
Как показывает опыт (Закон Ома) (1827г.) , сила тока протекающего по однородному проводнику пропорциональна разности потенциалов на его концах (напряжению U) :
-
I=
R – электрическое сопротивление проводника – есть отношение .
R – зависит от формы, размеров проводника, материала, температуры, конфигурации (распределения) тока по проводнику.
В простейшем случае однородного цилиндрического проводника:
-
R= =
= удельное электрическое сопротивление (зависит от материала и температуры); - удельная проводимость .
А) диэлектрики – вещества делят с малой <
Б) полупроводники ( 10-5 -- 103 ) ;
В) проводники (> 103 , наиболее хорошие серебро и медь 107 ) .
Дифференциальная форма закона Ома.
Рассмотрим изотропный проводник, и совпадают по направлению. Выделим бесконечно малый элемент проводника (элементарный цилиндрический объём) с образующими параллельными ( Рис. 78):
|
dR=
Рис. 78
d I= => = = ,
Из этого закона можно сделать вывод: Если ток стационарный => объёмная плотность заряда в однородном проводнике = 0.
d
e=const
=>
div
=0,
по теореме Гаусса в дифференциальной форме = 0 .
Замечание 1:
В случае стационарных (постоянных) токов макроскопические заряды могут находиться только на поверхности или в местах неоднородности проводящей структуры (аналогия электр. поле постоян-ных и неподвижных зарядов).
Замечание 2:
Если ток постоянен и плотность электр. зарядов в каждой точке пространства не меняется во времени и, хотя и происходит движение заряда : на место уходящих зарядов становятся новые.
Такие заряды как показывает опыт создает в окружающем пространстве - Кулоновское электрическое поле такое же как и неподвижные заряды
Вывод:
Электрическое поле постоянных токов - есть поле потенциальное. Оно отличается от электростатического.
Электростатическое поле - поле неподвижных зарядов. Внутри проводника Е=0.
Рис. 79
Силовые линии электростатического поля к поверхности проводника.
Силовые линии электростатического поля постоянных токов вблизи поверхности проводника составляют (при I 0) некоторый угол (Рис. 79)
Причем из-за непрерывности Еt: Еt=Евнутри
На поверхности проводника, по которому течет ток имеются электрические заряды (так как Еn 0) - они являются источниками электрического поля, которое существует в проводнике и обеспечивает наличие тока.