Последовательное и параллельное соединение проводников.
Закон Ома для участка цепи.
В 1826 году немецкий физик Георг Ом экспериментально установил, что I ~ U; I ~ 
I I
U = const
R = const
U R
Закон Ома для участка цепи: сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.
I = 
Электродвижущая сила.
Если два заряженных тела соединить проводником, то через него пойдет кратковременный ток. Избыточные электроны с отрицательно заряженного тела перейдут на положительно заряженное. Потенциалы тел окажутся одинаковыми, значит, напряжение на концах проводника станет равно нулю, и ток прекратится. Для существования длительного тока в проводнике нужно поддерживать разность потенциалов на его концах неизменной. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.
Силы электрического взаимодействия сами по себе не способны осуществлять подобное разделение зарядов. Они вызывают притяжение электронов к положительному телу и отталкивание от отрицательного. Поэтому внутри источника тока должны действовать сторонние силы, имеющие неэлектрическую природу и обеспечивающие разделение электрических зарядов.
|
|
|
Сторонние силы - любые силы, действующие на электрические заряженные частицы, за исключение сил, электростатического происхождения (т.е. кулоновских).
ЭДС – электродвижущая сила – физическая величина, определяемая работой , совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда от «+» полюса к «-» полюсу внутри источника тока. Является энергетической характеристикой источника тока. 
=В
Закон Ома для полной цепи.
Сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи: I = 
где: 
– ЭДС источника тока
R – внешнее сопротивление цепи
r - внутреннее сопротивление цепи
Аст = eIDt Аст = Q ε = IR + Ir = Uвнеш.+ Uист. ηист. = 
ЭДС равно сумме падения напряжений на внешнем и внутреннем участках замкнутой цепи.
Частный случай - короткое замыкание, когда R = 0 , Iк.з. = 
Основные характеристики электрического тока.
| I | U | R | |
| Название физической величины | Сила тока – основная количественная характеристика электрического тока | Электрическое напряжение | Электрическое сопро- тивление – основная электрическая характеристика проводника |
| Определение | физическая величина, численно равная заряду, переносимому через поперечное сечение проводника в единицу времени. | физическая вели- чина, численно равная работе электрического поля по перемещению единично- го заряда вдоль проводника | Характеристика проводника, показывающая его способность противодействовать прохождению эл. тока по проводнику за счёт особенностей молекулярного строения и его геометр. параметров |
| Формула для нахождения | I = q¢
I =  = q0nuS
I – сила тока
q – эл.заряд
t – время
q0 – заряд свободной заряженной частицы
n – концентрация носителей заряда
u - ср. скорость упорядо- ченного движения зарядов вдоль проводника
S – площадь поперечного сечения проводника
| U = 
U - эл.напряжение
A - работа
q - эл.заряд
| R = 
R – эл.сопротивление
l – длина проводника
S – площадь поперечного сечения проводника
r - удельное сопротивле- ние материала, из которого изготовлен проводник.
|
| Единицы измерения | [ I ] = А (Ампер)
А =  = 
| [ U ] = В (Вольт)
В =  = А·Ом
| [ R ] = Ом (Ом)
Ом = 
|
| Прибор для измерения и его подключение |  Амперметр
включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить
|  Вольтметр
включается в цепь параллельно тому участку цепи, где измеряют напряжение
|  Омметр
 Включается при разомкнутой эл. цепи вместе с сопротивлением, которое измеряют
|
Виды соединений источников тока:
|
|
|
|
|
|
| последовательное | параллельное |
 Каждый полюс промежуточного источника соединяется с одним полюсом предыдущего или последующих источников.
ЭДС батареи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных источников. 
Знак определяется произвольно выбранным положит. направлением обхода контура (см. рис. – по часовой стрелке). Если при обходе переходим от «-» полюса к «+», то >0. Например, на приведенном рис.: e = e1 - e2 - e3
Внут. сопротивление батареи r = r1 + r2 + ... + rn
Частный случай – одинаковые источники ( 1= 2= …= n и r1 = r2 =… =rn) соединены разноимёнными полюсами. I = 
|  Одни полюса источников (не
обязательно одноименные)
соединяются в один узел,
остальные - в другой. Внутри
источников даже при отключенной батареи протекают токи. Расчет ЭДС производится по законам электротехники.
Рассмотрим частный случай - одинаковые источники соединены одинаковыми полюсами. (В отсутствии нагрузки токов в батарее нет.) eобщ. = e rобщ. = 
I = 
|
Последовательное и параллельное соединение проводников.
|
|
|
| Вид соединения | Последовательное | Параллельное |
| Схема соединения | 
| 
|
| Законы: | 1. I=I1=I2= …= In - сила тока одинакова во всех проводниках
2. U=U1+U2 +…+Un - падение напряжения в цепи равно сумме падения напряжений на отдельных участках
3. Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений на отдельных участках цепи.  =  +  +…+  Þ R = R1+ R2 + ... + Rn
Падение напряжения на проводниках прямо пропорционально их сопротивлениям: 
Если R1= R2 = ... = Rn, то R = nR1
| 1. U=U1=U2 …=Un - напряжение на всех участках цепи одинаково
2. I=I1+I2+…+In - сила тока в разветвленной части цепи равна сумме сил токов, текущих в разветвленных участках цепи
3. Общее сопротивление цепи равно =  +  +…+ 
Сила тока в участках разветвления цепи обратно пропорциональна их сопротивлениям 
Если R1= R2 = ... = Rn, то R = 
|
Шунтирование амперметра.
Важным примером применения последовательного и параллельного соединения проводов являются различные схемы включения электроизмерительных приборов. Допустим, что имеется некоторый амперметр, рассчитанный на максимальный ток Imax, а требуется измерить большую силу тока. В этом случае параллельно к амперметру присоединяют малое сопротивление r, по которому направится большая часть тока. Его называют обычно шунтом. Сопротивление амперметра – R, и пусть R/r=n. Сила тока в цепи, амперметре и в шунте равны соответственно I, Iа и Iш. Тогда, 
= 
= n или Iш = Iаn
Полный ток I в цепи равен I = Iа + Iш = Iа + Iаn = Iа(n+1) или Iа = I 
r = 
Параллельное присоединение шунта к измерительному прибору с целью изменения его чувствительности называют шунтированием.
Схема шунтирования амперметра добавочным малым сопротивлением r.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 266; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!