Закони Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца

План

1. Загальні відомості про електричні кола постійного струму

Закони Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца

Любий провідник складається з атомів. Атом – це позитивне ядро та негативний електрон. Під впливом напруги електрон стає незайманим і рухається до позитивно зарядженого електроду. Тим самим створюється електричний струм.

Електричний струм являє собою впорядкований рух заряджених частинок під впливом електричного поля.

Якщо за час ∆t через поперечний переріз провідника проходить заряд ∆q, то струм

Постійним струмом називається- струм, який з часом не змінюється ні за величиною , ні за напрямом, і позначається літерою І.

За одиницю струму приймається ампер (А).

Якщо намалювати характеристику залежності струму І від часу t, то вона матиме характер прямої лінії.

Носіями зарядів у металах є вільні електрони, а в рідинах – іони.

Густина струму- кількість струму, який протікає через поперечний перетин провідника.

Напруга– різниця потенціалу між двома точками, або робота по переміщенню заряду від точки високого потенціалу до точки низького потенціалу, позначається літерою U.

За одиницю напруги приймається вольт (В).

Замалюємо ділянку кола до якої підключена напруга.

U_АВ = φ_А – φ_В

U_АВ =

Опір– здатність провідника певних розмірів перешкоджати проходженню електричного струму, позначається літерою , R

За одиницю опору приймається (Ом).

де ρ – питомий опір провідника, Ом^.мм²/м;

ι – довжина провідника, м;

S – поперечний перетин провідника мм².

Електричний опір має залежність від температури. При підвищенні температури опір збільшується, а при пониженні температури – зменшується.

Це пояснюється тим, що при підвищенні температури збільшується тепловий хаотичний рух носіїв заряду. Таким чином вони частіше стикаються друг с другом, тим самим зменшується кількість носіїв заряду які беруть участь в наведенні електричного струму. Опір при цьому збільшується, а струм зменшується.

При пониженні температури все навпаки. І при температурі абсолютного нуля провідник перетворюється в надпровідник.

Залежність електричного опору від температури виражається формулою

R₂ = R₁^. ( 1 + α ^. (t₂ – t₁))

де α –температурний коефіцієнт, для кожного матеріалу він свій;

t₁ -початкова температура, t₁ = 20⁰С;

t₂ – температура для якоїпотрібно розрахувати опір;

R₁ –опір провідника при початковій температурі.

Електрична провідність - величина, яка обернено пропорційна величині електричного опору.

За одиницю провідності приймають Сіменс.

Чим більше опір – тим провідність менша, і навпаки.

Залежність між струмом, напругою та опором виражається законом Ома для ділянки кола.

Закон Ома – струм на ділянці кола прямо пропорційний напрузі на цій ділянці і обернено пропорційний опорові цієї ділянки.

;U=I^.R ; R=

Найпростіший електричний ланцюг складається з джерела електричної енергії, споживачів електричної енергії та лінії електропередачі.

Джерела електричної енергії – перетворюють будь який вид енергії (хімічну, механічну, світову та інші)в електричну. Це генератори, турбогенератори, акумулятори.

Споживачі електричної енергії– перетворюють електричну енергію в будь який вид енергії.

Лінії електропередачі -використовують для з’єднання джерела електричної енергії зі споживачами.

Електрорушійна сила (ЕРС)- це робота джерела електричної енергії по переміщенню заряду по замкненому електричному колі.

(В)

Закон Ома для повного кола – струм в електричному колі прямо пропорційний ЕРС і обернено пропорційний сумі опорів зовнішньої і внутрішньої ділянки кола.

(А)

де R₁ – внутрішній опір джерела електричної енергії (опір електричному струму усіх елементів усередині генератора);

R_н – опір навантаження.

Потужність– робота, яка здійснюється за одиницю часу t на ділянці кола.

(Вт)

Закон Джоуля-Ленца – кількість електричної енергії яка перетворюється в тепло пропорційна квадрату струму на опорі ланцюга за одиницю часу.

W = I^2.R^.t(Дж)(Вт^.с)

Закони Кирхгофа

Два закони Кирхгофа повністю визначають електричний стан ланцюгів і дають основу для їх розрахунку. Обидва ці правила є слідством закону збереження енергії.