Закон ома в однорідного ланцюга

1. Журнал «Квант» Купити люльковий тютюн, трубки, а також різноманітні аксесуари в «SmartSmoker». ...
2. Закон Ома для однорідної ділянки кола
3. Фізика - відповіді на іспит 1-29 / Закон Ома для однорідного та неоднорідного ділянки ланцюга
4. Закон Ома для однорідного, неоднорідної ділянки кола і замкнутої (повної) ланцюга. Опір провідників....
5. Закон ома в однорідного ланцюга
6. 1.8. Електричний струм. Закон Ома
7. Дивіться ще:

Журнал «Квант»

Купити люльковий тютюн, трубки, а також різноманітні аксесуари в «SmartSmoker».

Ділянка ланцюга, на якому не діють сторонні сили, що призводять до виникнення ЕРС (рис. 1), називається однорідним.

Закон Ома для однорідної ділянки кола був встановлений експериментально в 1826 р Г. Омом.

Згідно з цим законом, сила струму I в однорідному металевому провіднику прямо пропорційна напрузі U на кінцях цього провідника і обернено пропорційна опору R цього провідника:

На малюнку 2 зображено схему електричного кола, що дозволяє експериментально перевірити цей закон. У ділянку MN ланцюга по черзі включають провідники, що володіють різними опорами.

Напруга на кінцях провідника вимірюється вольтметром і може змінюватися за допомогою потенціометра. Силу струму вимірюють амперметром, опір якого мізерно мало (R A ≈ 0). Графік залежності сили струму в провіднику від напруги на ньому - вольт-амперна характеристика провідника - наведено на малюнку 3. Кут нахилу вольт-амперної характеристики залежить від електричного опору провідника R (або його електропровідності G) \ [

\ Operatorname \ alpha = \ frac IU = G \].

література

Аксеновіч Л. А. Фізика в середній школі: Теорія. Завдання. Тести: Учеб. посібник для установ, що забезпечують отримання заг. середовищ, освіти / Л. А. Аксеновіч, Н.Н.Ракіна, К. С. Фаріно; Під ред. К. С. Фаріно. - Мн .: Адукация i вихаванне, 2004. - C. 253-254.

www.physbook.ru

Закон Ома для однорідної ділянки кола

Обов'язковою умовою існування електричного струму є наявність електричного поля, для існування якого, в свою чергу, необхідна різниця потенціалів (напруга). Струм буде направлений в сторону зменшення потенціалів (на малюнку - вліво), а вільні електрони будуть рухатися у зворотний бік.

На кінцях ділянки провідника задані потенціали φ_1 і φ_2, причому φ_1> φ_2. Напруга в такому випадку можна знайти за формулою:

У 1826 році Георг Ом, узагальнивши підсумки дослідів, які показали, що, чим більше напруга на ділянці, тим більше сила струму, що проходить через нього, отримав залежність, названу законом Ома. В ході експериментів Ом виявив, що різні провідники при однаково заданій напрузі будуть проводити струм по-різному, тобто, кожен провідник має різну мірою провідності. Цю величину назвали електричним опором.

Определеенной Закону Ома для однорідної ділянки кола говорить: сила струму для однорідного провідника на ділянці ланцюга прямо пропорційна напрузі на цій ділянці і обернено пропорційна опору провідника.

Формула закону Ома для однорідної ділянки кола

• I [А] - сила струму,
• U [В] - напруга,
• R [Ом] - електричний опір.

Опір - головна характеристика провідника. Залежно від будови провідника, в них існує різна кількість вузлів кристалічної решітки і атомів домішок, взаємодіючи з якими електрони уповільнюються.

Опір буде залежати від роду і розмірів провідника:

де:

• P - питомий опір провідника (таблична величина, що характеризує здатність матеріалу до опору).
• l [м] - довжина провідника,
• S [мм2] - площа поперечного перерізу провідника.

Рішення завдання по темі Закон Ома для однорідної ділянки кола

Розрахувати силу струму, що проходить по мідному дроту довжиною 100 м, площею поперечного перерізу 1 мм2, якщо до кінців дроту прикладено напругу 8,5 В.

zakon-oma.ru

Фізика - відповіді на іспит 1-29 / Закон Ома для однорідного та неоднорідного ділянки ланцюга

Диференціальна форма закону Ома. Знайдемо зв'язок між щільністю струму j і напруженістю поля Е в одній і тій же точці провідника. В ізотропному провіднику впорядкований рух носіїв струму відбувається в напрямку вектора Е. Тому напрями векторів j і Е збігаються. Розглянемо в однорідноїізотропної середовищі елементарний об'єм зутворюють, паралельними вектору Е, довжиною , Обмеженою двома еквіпотенціальними перетинами 1 і 2 (рис. 4.3).

Позначимо їх потенціали і , А середню площу перетину через . Використовуючи закон Ома, одержимо для струму , Або для щільності струму , отже

.

Перейдемо до границі при , Тоді розглянутий обсяг можна вважати циліндричним, а поле всередині нього однорідним, так що

,

де Е - напруженість електричного поля всередині провідника. З огляду на, що j і Е збігаються за напрямком, отримуємо

.

Це співвідношення є диференціальної формою закону Ома для однорідної ділянки кола. величина називається питомою провідністю. На неоднорідному ділянці ланцюга на носії струму діють, крім електростатичних сил , Ще й сторонні сили , Отже, щільність струму в цих ділянках виявляється пропорційною сумі напруженостей. Облік цього призводить до диференціальної формі закон Ома для неоднорідної ділянки кола.

.

При проходженні електричного струму в замкнутому ланцюзі на вільні заряди діють сили з боку стаціонарного електричного поля і сторонні сили. При цьому на окремих ділянках цього ланцюга струм створюється тільки стаціонарним електричним полем. Такі ділянки ланцюга називаються однорідними. На деяких ділянках цього ланцюга, крім сил стаціонарного електричного поля, діють і сторонні сили. Ділянка ланцюга, на якому діють сторонні сили, називають неоднорідним ділянкою ланцюга.

Для того щоб з'ясувати, від чого залежить сила струму на цих ділянках, необхідно уточнити поняття напруги.

Розглянемо спочатку однорідний ділянку ланцюга (рис. 1, а). У цьому випадку роботу з переміщення заряду роблять тільки сили стаціонарного електричного поля, і цю ділянку характеризують різницею потенціалів Δ φ. Різниця потенціалів на кінцях ділянки Δ φ = φ 1 φ 2 = AKq, де A K - робота сил стаціонарного електричного поля. Неоднорідний ділянку ланцюга (рис. 1, б) містить на відміну від однорідного ділянки джерело ЕРС, і до роботи сил електростатичного поля на цій ділянці додається робота сторонніх сил. За визначенням, Aelq = φ 1 φ 2, де q - позитивний заряд, який переміщається між будь-якими двома точками ланцюга; φ 1 φ 2 - різниця потенціалів точок на початку і наприкінці розглянутого ділянки; Astq = ε. Тоді говорять про напругу для напруженості: E стац. е. п. = E е / стат. п. + E стор. Напруга U на ділянці ланцюга являє собою фізичну скалярную величину, рівну сумарній роботі сторонніх сил і сил електростатичного поля по переміщенню одиничного позитивного заряду на цій ділянці:

З цієї формули видно, що в загальному випадку напруга на даній ділянці ланцюга одно алгебраїчній сумі різниці потенціалів і ЕРС на цій ділянці. Якщо ж на ділянці діють тільки електричні сили (ε = 0), то U = φ 1 φ 2. Таким чином, тільки для однорідної ділянки кола поняття напруги і різниці потенціалів збігаються.

Закон Ома для неоднорідної ділянки кола має вигляд:

де R - загальний опір неоднорідної ділянки.

ЕРС ε може бути як позитивною, так і негативною. Це пов'язано з полярністю включення ЕРС в ділянку: якщо напрямок, створюване джерелом струму, збігається з напрямком струму, що проходить в ділянці (напрямок струму на ділянці збігається всередині джерела з направленням від негативного полюса до позитивного), тобто ЕРС сприяє руху позитивних зарядів в даному напрямку, то ε> 0, в іншому випадку, якщо ЕРС перешкоджає руху позитивних зарядів в даному напрямку, то ε

studfiles.net

Закон Ома для однорідного, неоднорідної ділянки кола і замкнутої (повної) ланцюга. Опір провідників. Диференціальна форма закону Ома

Закон Ома для однорідної ділянки кола:

Ділянка ланцюга називається однорідним, якщо до його складу не входить джерело струму. I = U / R, 1 Ом - опір такого провідника, в якому сила в 1А тече при 1В.

Величина опору залежить від форми і властивостей матеріалу провідника. Для однорідного циліндричного провідника його R = ρl / S, ρ - величина, що залежить від використаного матеріалу - питомий опір речовини, з ρ = RS / l слід, що (ρ) = 1 Ом * м. Величина, зворотна ρ - питома провідність γ = 1 / ρ.

Експериментально встановлено, що при підвищенні температури електричний опір у металів збільшується. При не дуже низьких температурах питомий опір металів зростає

абсолютної температурі p = α * p0 * T, p0 - питомий опір при 0 о С, α - температурний коефіцієнт. Для більшості металів α = 1/273 = 0,004 К -1. p = p0 * (1+ α * t), t - температура в оС

Відповідно до класичної електронної теорії металів в металах з ідеальною кристалічною решіткою електрони рухаються не відчуваючи опору (p = 0).

Причина, що викликає появу електричного опору - сторонні домішки і фізичні дефекти кристалічної решітки, а також тепловий рух атомів. Амплітуда коливань атомів залежить від t. Залежність питомого опору від t є складною функцією:

p (T) = pост + pід., pост - залишкове питомий опір, pід.- ідеальне опір металу.

Ідеальне опір відповідає абсолютно чистого металу і визначається лише тепловими коливаннями атомів. На підставі загальних міркувань уд. опір ід. металу повинно прагнути до 0 при T → 0. Однак питомий опір як функція складається з суми незалежних доданків, тому в зв'язку з наявністю домішок і ін. дефектів кристалічної решітки питомого опору при зниженні t → до певного зростання пост. pост. Іноді для деяких металів температурна залежність p проходить через мінімум. Величина ост. уд. опору залежить від наявності дефектів в решітці і вмісту домішок.

j = γ * E - закон Ома в диференційованій формі, що описує процес в кожній точці провідника, де j - щільність струму, Е - напруженість електричного поля.

Ланцюг включає резистор R і джерело струму. На неоднорідному ділянці ланцюга на носії струму діють крім електростатичних сил сторонні сили. Сторонні сили здатні викликати впорядкований рух носіїв струму, такі як електростатичні. На неоднорідному ділянці ланцюга від поля електричних зарядів додається поле сторонніх сил, що створюється джерелом ЕРС. Закон Ома в диференційованої формі: j = γE. Узагальнюючи формулу на випадок неоднорідного провідника j = γ (E + E *) (1).

Від закону Ома в диференційованої формі для неоднорідної ділянки кола можна перейти до інтегральної формі закону Ома для цієї ділянки. Для цього розглянемо неоднорідний ділянку. У ньому поперечний переріз провідника може бути непостійним. Припустимо, що всередині цієї ділянки ланцюга існує лінія, яку будемо називати контуром струму, що задовольняє:

1. У кожному перетині перпендикулярно контуру величини j, γ, E, E * мають однакові значення.

2. j, E і Е * в кожній точці спрямовані по дотичній до контуру.

Виберемо довільно напрямок руху по контуру. Нехай обраний напрям відповідає переміщенню від 1 до 2. Візьмемо елемент провідника площею S і елементом контуру dl. Спроектуємо вектори, що входять в (1) на елемент контуру dl: j = γ (E + E *) (2).

I уздовж контуру дорівнює проекції щільності струму на площу: I = jS (3).

Питома провідність: γ = 1 / ρ. Замінюючи в (2) I / S = 1 / ρ (E + E *). Помножимо на dl і проинтегрируем уздовж контуру ∫Iρdl / S = ∫Eedl + ∫E * edl. Врахуємо, що ∫ρdl / S = R, а ∫Eedl = (φ1-φ2), ∫E * edl = ε12, IR = ε12 + (φ1-φ2). ε12, як і I - величина алгебраїчна, тому домовилися, коли ع сприяє руху позитивних носіїв струму в обраному напрямку 1-2, вважати ε12> 0. Але на практиці цей випадок, коли під час обходу ділянки кола на початку зустрічається негативний полюс, потім позитивний. Якщо ع перешкоджає руху позитивних носіїв, в обраному напрямку, то ε12 2 Rτ - це рівняння було встановлено експериментально Джоулем і незалежно від нього Ленцем і носить назву закону Джоуля-Ленца в інтегральній формі. Отримана формула дозволяє визначити тепло у всьому провіднику.

studopedia.org

Закон ома в однорідного ланцюга

1.8. Електричний струм. Закон Ома

Якщо ізольований провідник помістити в електричне поле то на вільні заряди q в провіднику буде діяти сила В результаті в провіднику виникає короткочасне переміщення вільних зарядів. Цей процес закінчиться тоді, коли власне електричне поле зарядів, що виникли на поверхні провідника, компенсує повністю зовнішнє поле. Результуюче електростатичне поле усередині провідника дорівнюватиме нулю (див. § 1.5).

Однак, в провідниках при певних умовах може виникнути безперервне впорядкований рух вільних носіїв електричного заряду. Такий рух називається електричним струмом. За направлення електричного струму прийнято напрямок руху позитивних вільних зарядів. Для існування електричного струму в провіднику необхідно створити в ньому електричне поле.

Кількісною мірою електричного струму служить сила струму I - скалярна фізична величина, що дорівнює відношенню заряду Δ q, що переноситься через поперечний переріз провідника (рис. 1.8.1) за інтервал часу Δ t, до цього інтервалу часу:

Якщо сила струму і його напрям не змінюються з часом, то такий струм називається постійним.

У Міжнародній системі одиниць СІ сила струму вимірюється в амперах (А). Одиниця виміру струму 1 А встановлюється по магнітному взаємодії двох паралельних провідників зі струмом (див. § 1.16).

Постійний електричний струм може бути створений тільки в замкнутому ланцюзі, в якій вільні носії заряду циркулюють по замкнутих траєкторіях. Електричне поле в різних точках такого ланцюга незмінно в часі. Отже, електричне поле в ланцюзі постійного струму має характер замороженого електростатичного поля. Але при переміщенні електричного заряду в електростатичному полі по замкнутій траєкторії, робота електричних сил дорівнює нулю (див. § 1.4). Тому для існування постійного струму необхідна наявність в електричному ланцюзі пристрою, здатного створювати і підтримувати різниці потенціалів на ділянках ланцюга за рахунок роботи сил неелектростатіческого походження. Такі пристрої називаються джерелами постійного струму. Сили неелектростатіческого походження, що діють на вільні носії заряду з боку джерел струму, називаються сторонніми силами.

Природа сторонніх сил може бути різною. У гальванічних елементах або акумуляторах вони виникають в результаті електрохімічних процесів, в генераторах постійного струму сторонні сили виникають при русі провідників в магнітному полі. Джерело струму в електричному ланцюзі відіграє ту ж роль, що і насос, який необхідний для перекачування рідини в замкнутій гідравлічній системі. Під дією сторонніх сил електричні заряди рухаються всередині джерела струму проти сил електростатичного поля, завдяки чому в замкнутому ланцюзі може підтримуватися постійний електричний струм.

При переміщенні електричних зарядів по ланцюгу постійного струму сторонні сили, що діють всередині джерел струму, здійснюють роботу.

Фізична величина, що дорівнює відношенню роботи A ст сторонніх сил при переміщенні заряду q від негативного полюса джерела струму до позитивного до величини цього заряду, називається електрорушійної силою джерела (ЕРС):

Таким чином, ЕРС визначається роботою, яку здійснюють сторонніми силами при переміщенні одиничного позитивного заряду. Електрорушійна сила, як і різниця потенціалів, вимірюється в вольтах (В).

При переміщенні одиничного позитивного заряду по замкнутому ланцюзі постійного струму робота сторонніх сил дорівнює сумі ЕРС, що діють в цьому ланцюзі, а робота електростатичного поля дорівнює нулю.

Ланцюг постійного струму можна розбити на окремі ділянки. Ті ділянки, на яких не діють сторонні сили (т. Е. Ділянки, що не містять джерел струму), називаються однорідними. Ділянки, які включають джерела струму, називаються неоднорідними.

При переміщенні одиничного позитивного заряду по деякому ділянці ланцюга роботу здійснюють як електростатичні (кулонівських), так і сторонні сили. Робота електростатичних сил дорівнює різниці потенціалів Δφ12 = φ1 - φ2 між початковою (1) і кінцевої (2) точками неоднорідної ділянки. Робота сторонніх сил дорівнює за визначенням електрорушійної силі 12, що діє на даній ділянці. Тому повна робота дорівнює

Величину U 12 прийнято називати напругою на ділянці кола 1-2. У разі однорідної ділянки напруга дорівнює різниці потенціалів:

Німецький фізик Георг Ом в 1826 році експериментально встановив, що сила струму I, поточного по однорідній металевому провіднику (т. Е. Провіднику, в якому не діють сторонні сили), пропорційна напрузі U на кінцях провідника:

Величину R прийнято називати електричним опором. Провідник, що володіє електричним опором, називається резистором. Дане співвідношення виражає закон Ома для однорідної ділянки кола: сила струму в провіднику прямо пропорційна прикладеній напрузі і обернено пропорційна опору провідника.

В СІ одиницею електричного опору провідників служить му (Ом). Опором в 1 Ом володіє такою ділянку ланцюга, в якому при напрузі 1 В виникає струм силою 1 А.

Провідники, что підкоряються закону Ома, назіваються лінійнімі. Графічна залежність сили струму I від напруги U (такі графіки називаються вольт-амперних характеристиками, скорочено ВАХ) зображується прямою лінією, що проходить через початок координат. Слід зазначити, що існує багато матеріалів і пристроїв, які не підкоряються закону Ома, наприклад, напівпровідниковий діод або газорозрядна лампа. Навіть у металевих провідників при токах досить великої сили спостерігається відхилення від лінійного закону Ома, так як електричний опір металевих провідників зростає з ростом температури.

Для ділянки кола, що містить ЕРС, закон Ома записується в такій формі:

Це співвідношення прийнято називати узагальненим законом Ома або законом Ома для неоднорідної ділянки кола.

На рис. 1.8.2 зображена замкнута ланцюг постійного струму. Ділянка ланцюга (cd) є однорідним.

physics.ru

Дивіться ще:

• Швидка та невідкладна медична допомога наказ Про затвердження порядку надання швидкої медичної допомоги Наказ Міністерства охорони здоров'я РФ від 20 червня 2013 р N 388н "Про затвердження Порядку надання швидкої, в тому числі швидкої спеціалізованої, [...]
• Писані закони товариств Писані закони товариств неписані закони Ἄγραφοι νόμοι, на противагу до писаним, людським, державним узаконенням, по еллінському думку, виходять безпосередньо від [...]
• Висновок закону Кірхгофа Введемо деякі характеристики теплового випромінювання. Потік енергії (будь-яких частот), що випускається одиницею поверхні випромінюючого тіла в одиницю часу у всіх напрямках (в межах тілесного кута 4π), [...]