Електрически ток. Закон на Ом
Ако изолиран проводник в електрично поле E →. на свободно такси р в проводника изпитва сила F → = р E →. В резултат на това е налице диригент краткосрочно движение на свободните носители. Този процес приключва, когато си на електрическо поле и такси, настъпили на повърхността на проводника, напълно компенсира външното поле. Получената електростатично поле вътре в проводник е нула (вж. § 1.5).
Въпреки това, в проводниците при определени условия може да бъде непрекъснат нареди движение на свободните носители електрически заряд. Такова движение се нарича електрически ток. За посока на посоката на електрическия ток взето положителни безплатни такси. За съществуването на електрически ток в проводник е необходимо да се създаде електрическо поле в него.
Количественото измерване на електрически ток е текущото съдържание I - скаларна физическо количество, равно на съотношението на заряда Δq. транспортирани през напречното сечение (фиг. 1.8.1) за интервал от време АТ. този интервал от време: I = Δ р Δ т.
Ако текущата силата и посоката не се променят с течение на времето, този ток се нарича постоянен.
Подреден движение на електроните в металния проводник и ток I. S - площ на напречното сечение на проводника, E → - електрическо поле
В Международната система единици силата на тока се измерва в ампери (A). Текущ мерни единици 1А е инсталиран в магнитно взаимодействие между две успоредни проводници с ток (вж. § 1.16).
Постоянен електрически ток може да бъде създаден само в един затворен кръг, в който свободните носители такса се разпространява по затворен път. Напрегнатостта на електрическото поле в различни точки на тази верига последователно във времето. Вследствие на електрическото поле на линка по-DC има характер на замръзнало електростатично поле. Но, когато се движат електрически заряд в електростатично поле по затворен път, работата на електрическа енергия е нула (вж. § 1.4). Ето защо, за съществуването на постоянен ток трябва да има устройство за верига, способен да създава и поддържа потенциална разлика до части от веригата в резултат на работата на произхода на не-електростатични сили. Такива устройства се наричат постояннотокови източници. Силите на не-електростатично произход, действащи от носители на заряд на свободните от източниците на ток, се наричат от външни сили.
Характер на външни сили, може да бъде различен. В електрохимични клетки или батерии, които произтичат от електрохимичните процеси, в DC генератори външни сили да възникнат по време на движението на проводници в магнитно поле. Текущ източник на електрическа верига играе същата роля като помпата, което е необходимо за изпомпване на течности в затворен хидравлична система. Под действието на външни сили, електрически заряди, които се движат вътре в източника на захранване срещу електростатично поле силата на, при постоянен електрически ток може да се поддържа в един затворен кръг.
Когато се движи електрически заряди във веригата извън силите DC, действащи в рамките на сегашните източници върши работата.
Физическо количество, равно на отношението на работа Ast външни сили, когато се движат р за зареждане на отрицателния полюс на източника на ток положително на размера на тази такса, наречена електродвижеща сила източник (EDS): EDS = ℰ = А о р.
По този начин, електродвижещото напрежение се определя от работата, извършена от външни сили, когато се движат на един положителен заряд. На електродвижещата сила, като потенциална разлика, измерена във волтове (V).
При преместване на единица положителен заряд на затворена верига DC операция на външни сили, е равен на сбора на едн, ток в тази верига и експлоатацията на електростатичното поле е нула.
DC верига може да бъде разделена на отделни порции. Тези области, които не са валидни външни сили (т. Е. райони, които не съдържат източници на ток), се наричат хомогенни. Раздели, които включват източници на ток, се наричат смесени.
При преместване на положителния заряд единица на известна част от веригата да работят като електростатичен ангажират (Кулон) и външни сили. Работа електростатични сили е потенциалната разлика Δφ12 = φ1 - φ2 между първоначалната (1) и края (2) точки на неравномерно част. Работа на външни сили, е по дефиниция на електродвижещо ℰ12. в качеството на този сайт. Следователно общият работата е U12 = φ1 - φ2 + ℰ12.
Големината на напрежение U12 се нарича 1-2 верига област. В случай на хомогенна част е равна на напрежение потенциал разлика: U12 = φ1 - φ2.
Немски физик Х. 1826 ома godu експериментално установили, че силата на тока в текущата I. хомогенна метален проводник (т.е., диригентът, който не работи външни сили ..) пропорционално на напрежението U в краищата на проводника: I = 1 или RU Ri = U. където R = конст.
Големината на R се нарича електрическо съпротивление. Проводник с електрическо съпротивление, наречен резистор. Това съотношение се изразява закона на Ом за част хомогенна верига: на ток в проводник е право пропорционална на приложеното напрежение и обратно пропорционална на съпротивлението на проводника.
Единицата за електрически проводници SI служи ома съпротивление (ома). 1 Ohm съпротивление във веригата има част, в която напрежение 1 V, когато има ток от 1 А.
Проводници подчиняват закона на Ом, се наричат линейни. Графично изображение на ток I от напрежението U (такива графики се наричат характеристиките на ток напрежение, съкратено VAC), представено с права линия, преминаваща през началото. Трябва да се отбележи, че има много материали и устройства, които не се подчиняват на закона на Ом, например, полупроводников диод, или газоразрядна лампа на газ. Дори и метални проводници, при достатъчно високи токове мощност наблюдават отклонение от линейността на закона на Ом, тъй като електрическата съпротива на метални проводници, се увеличава с увеличаване на температурата.
За вторична верига, включваща правото на ЕМП на Ом е писано в следния вид: IR = U12 = φ1 - φ2 + ℰ = Δφ12 + ℰ.
Това съотношение се нарича закон на общата Ом и закона на Ом за част от неравномерно верига.
Фиг. 1.8.2 изобразява затвори веригата за постоянен ток. схема част (сс) е еднакво.
постоянен ток веригата
Според закона на Ом IR = Δφcd.
Парцел (аб) включва източник на ток с едн равен ℰ.
Според закона на Ом за част неравномерно, Ir = Δφab + ℰ.
Добавянето на двете уравнения, получаваме: I (R + R) = Δφcd + Δφab + ℰ.
Тази формула изразява закона на Ом за цялата верига: тока във веригата е равен на общия електродвижещо източник на сила, разделен на сумата от съпротивленията на хомогенни и нехомогенни части на веригата.
Съпротивлението R нехомогенни част на фиг. 1.8.2 може да се разглежда като вътрешно съпротивление на източника на ток. В този случай част (аб) на фиг. 1.8.2 вътрешна част източник. Ако точките А и В, за да затворите диригент, чието съпротивление е малко в сравнение с якост на вътрешен източник (R < ток на късо съединение сила - максималния ток, който може да бъде получен от даден източник ℰ електродвижеща сила и вътрешно съпротивление R. В източници с ниско вътрешно съпротивление на ток на късо съединение може да бъде много висока и да причини разрушаване на електрическата верига или източник. Например, оловно-киселинни батерии, използвани в автомобили, силата на ток на късо съединение може да бъде няколко стотици ампера. Особено опасни късо съединение в мрежата за осветление, задвижвани от подстанции (хиляди ампери). За да се избегне разрушителните ефекти на такива високи токове, в комутиране мрежа или специални предпазител прекъсвачи. В някои случаи, за да се предотврати опасни стойности на ток на късо съединение към източника, свързани в серия някаква външна съпротива. Тогава съпротивление R е сума от съпротивлението на вътрешния източник и външното съпротивление и ток на късо съединение не би прекалено голям. Ако външната верига е отворена, а след това Δφba = - = Δφab ℰ, т.е., разликата в потенциалите на полюсите на батерията е равна на неговата отворена едн ... Ако външното съпротивление R нататък, и сегашните потоци чрез батерия I. потенциал разлика при полюсите става Δφba = ℰ - Ir. Фиг. 1.8.3 схематично DC източник на изображение с равен ℰ EMF и вътрешно съпротивление R в три режима: "работят на празен ход", натовареността и режим на късо съединение (в S ..). Показани интензитет на електрическото поле E → рамките на батерията и силите, които действат на положителен заряд: F → д - електрическа сила F → и V - едностранно сила. електрическо поле изчезва в рамките на батерията в режим на късо съединение. Схематично представяне на източника на постоянен ток 1 - батерията е отворен; 2 - батерията е съкратена на външната устойчивост R; 3 - режим на късо съединение За измерване на напрежения и токове в електрически вериги, DC използва специални инструменти - волтметри и амперметри. Волтметър за измерване на потенциалната разлика прилага за неговите изводи. Той е свързан паралелно към веригата, която се измерва потенциална разлика. Всяко волтметър има определен вътрешен RB резистентност. За волтметър не оказва значително преразпределение на ток, когато е свързан с електрическата верига, вътрешното съпротивление трябва да е голяма в сравнение с устойчивостта на частта от веригата, към който е свързан. За схема, показана на фиг. 1.8.4, това състояние може да се запише като: RB >> R1. Това състояние означава, че текущата IB = Δφcd / RB. преминаващ през волтметър е много по-малка от текущия I = Δφcd / R1. който протича през веригата изпитваното сайт. От вътрешната страна на волтметър не работят външни сили, потенциалната разлика в своите изводи съвпада с решителност напрежение. Следователно можем да кажем, че електромера измерва напрежението. Амперметър за измерване на ток във веригата. Амперметър е свързан последователно в електрическата верига, която е преминала през всички измерения ток. Амперметър има някаква вътрешна RA резистентност. За разлика от волтметър вътрешния амперметър за устойчивост трябва да бъде достатъчно малък в сравнение с импеданс на цялата верига. За схема на фиг. 1.8.4 устойчивост амперметър трябва да отговаря на условието за RA<<(r + R1 + R2 ). чтобы при включении амперметра ток в цепи не изменялся. Измервателни уреди - волтметри и амперметри - са два вида: Ключове (аналогов) и цифров. Цифрови електрическите измервателни уреди са сложни електронни устройства. Обикновено, цифрови устройства осигуряват по-голяма точност. Включване амперметър (А) и волтметър (V) на електрическа веригаСвързани статии