Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом icon

Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом



НазваниеЗакон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом
Дата конвертации08.06.2013
Размер445 b.
ТипЗакон
скачать >>>


Лекция 11. Закон Ома


11.1. Закон Ома для неоднородного участка цепи

  • Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г. немецким учителем физики Георгом Омом.

  • Он установил, что сила тока в проводнике пропорциональна разности потенциалов:



Георг Симон Ом (1787 – 1854) – немецкий физик.

  • Георг Симон Ом (1787 – 1854) – немецкий физик.

  • В 1826 г. Ом открыл свой основной закон электрической цепи. Этот закон не сразу нашел признание в науке, а лишь после того, как Э. X. Ленц, Б. С. Якоби, К. Гаусс, Г. Кирхгоф и другие ученые положили его в основу своих исследований.

  • Именем Ома была названа единица электрического сопротивления (Ом).

  • Ом вел также исследования в области акустики, оптики и кристаллооптики.





Величина, численно равная работе по переносу единичного положительного заряда суммарным полем кулоновских и сторонних сил на участке цепи (1 – 2), называется напряжением на этом участке U12

  • Величина, численно равная работе по переносу единичного положительного заряда суммарным полем кулоновских и сторонних сил на участке цепи (1 – 2), называется напряжением на этом участке U12



т.к. , или

  • т.к. , или

  • , тогда

  • (11.1.2)



Напряжение на концах участка цепи совпадает с разностью потенциалов только в случае, если на этом участке нет ЭДС, т.е. на однородном участке цепи.

  • Напряжение на концах участка цепи совпадает с разностью потенциалов только в случае, если на этом участке нет ЭДС, т.е. на однородном участке цепи.

  • Запишем обобщенный закон Ома для участка цепи содержащей источник ЭДС:

  • (11.1.3)



Обобщенный закон Ома выражает закон сохранения энергии применительно к участку цепи постоянного тока.

  • Обобщенный закон Ома выражает закон сохранения энергии применительно к участку цепи постоянного тока.

  • Он в равной мере справедлив как для пассивных участков (не содержащих ЭДС), так и для активных.


jpg" alt="">

В электротехнике часто используют термин падение напряжения – изменение напряжения вследствие переноса заряда через сопротивление

  • В электротехнике часто используют термин падение напряжения – изменение напряжения вследствие переноса заряда через сопротивление



В замкнутой цепи: ;

  • В замкнутой цепи: ;

  • или где ; r – внутреннее сопротивление активного участка цепи

  • Тогда закон Ома для замкнутого участка цепи, содержащего источник ЭДС запишется в виде

  • (11.1.1)





11.2. Закон Ома в дифференциальной форме

  • Закон Ома в интегральной форме для однородного участка цепи (не содержащего ЭДС)

  • (11.2.1)

  • Для однородного линейного проводника выразим R через ρ:

  • (11.2.2)

  • ρ – удельное объемное сопротивление; [ρ] = [Ом·м].



Найдем связь между и в бесконечно малом объеме проводника – закон Ома в дифференциальной форме.

  • Найдем связь между и в бесконечно малом объеме проводника – закон Ома в дифференциальной форме.



В изотропном проводнике (в данном случае с постоянным сопротивлением) носители зарядов движутся в направлении действия силы, т.е. вектор плотности тока и вектор напряженности поля коллинеарны

  • В изотропном проводнике (в данном случае с постоянным сопротивлением) носители зарядов движутся в направлении действия силы, т.е. вектор плотности тока и вектор напряженности поля коллинеарны



Исходя из закона Ома (11.2.1), имеем:

  • Исходя из закона Ома (11.2.1), имеем:

  • А мы знаем, что . Отсюда

  • можно записать

  • (11.2.3)

  • это запись закона Ома в дифференциальной форме.

  • Здесь – удельная электропроводность.



Плотность тока можно выразить через заряд электрона е, количество зарядов n и дрейфовую скорость :

  • Плотность тока можно выразить через заряд электрона е, количество зарядов n и дрейфовую скорость :

  • Обозначим , тогда ;

  • (11.2.4)



Теперь, если удельную электропроводность σ выразить через е, n и b:

  • Теперь, если удельную электропроводность σ выразить через е, n и b:

  • то вновь получим выражение закона Ома в дифференциальной форме:



11.3. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца

  • Рассмотрим произвольный участок цепи, к концам которого приложено напряжение U. За время dt через каждое сечение проводника проходит заряд

  • При этом силы электрического поля, действующего на данном участке, совершают работу:

  • Общая работа:



Разделив работу на время, получим выражение для мощности:

  • Разделив работу на время, получим выражение для мощности:

  • (11.3.1)

  • Полезно вспомнить и другие формулы для мощности и работы:

  • (11.3.2)

  • (11.3.3)

  • В 1841 г. манчестерский пивовар Джеймс Джоуль и в 1843 г. петербургский академик Эмилий Ленц установили закон теплового действия электрического тока.



Джоуль Джеймс Пресскотт (1818 – 1889) – английский физик, один из первооткрывателей закона сохранения энергии. Первые уроки по физике ему давал Дж. Дальтон, под влиянием которого Джоуль начал свои эксперименты. Работы посвящены электромагнетизму, кинетической теории газов.

  • Джоуль Джеймс Пресскотт (1818 – 1889) – английский физик, один из первооткрывателей закона сохранения энергии. Первые уроки по физике ему давал Дж. Дальтон, под влиянием которого Джоуль начал свои эксперименты. Работы посвящены электромагнетизму, кинетической теории газов.

  • Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865) – русский физик. Основные работы в области электромагнетизма. В 1833 г. установил правило определения электродвижущей силы индукции (закон Ленца), а в 1842 г. (независимо от Дж. Джоуля) – закон теплового действия электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Открыл обратимость электрических машин. Изучал зависимость сопротивление металлов от температуры. Работы относятся также к геофизике.



При протекании тока, в проводнике выделяется количество теплоты:

  • При протекании тока, в проводнике выделяется количество теплоты:

  • (11.3.4)

  • Если ток изменяется со временем:

  • Это закон Джоуля – Ленца в интегральной форме.



Отсюда видно, что нагревание происходит за счет работы, совершаемой силами поля над зарядом.

  • Отсюда видно, что нагревание происходит за счет работы, совершаемой силами поля над зарядом.

  • Соотношение (11.3.4) имеет интегральный характер и относится ко всему проводнику с сопротивлением R, по которому течет ток I.

  • Получим закон Джоуля-Ленца в локальной - дифференциальной форме, характеризуя тепловыделение в произвольной точке.



Тепловая мощность тока в элементе проводника Δl, сечением ΔS, объемом

  • Тепловая мощность тока в элементе проводника Δl, сечением ΔS, объемом

  • равна:

  • Удельная мощность тока



Согласно закону Ома в дифференциальной форме , получим

  • Согласно закону Ома в дифференциальной форме , получим

  • закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме, характеризующий плотность выделенной энергии.

  • Так как выделенная теплота равна работе сил электрического поля

  • то мы можем записать для мощности тока:

  • (11.3.2)



Мощность, выделенная в единице объема проводника .

  • Мощность, выделенная в единице объема проводника .

  • Приведенные формулы справедливы для однородного участка цепи и для неоднородного.











  • Это возможно при R = r



В выражении (11.4.2) , , следовательно, должно быть равно нулю выражение в квадратных скобках, т.е. r = R.

  • В выражении (11.4.2) , , следовательно, должно быть равно нулю выражение в квадратных скобках, т.е. r = R.

  • При этом условии выделяемая мощность максимальна, а КПД равен 50%.



11.5. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей

  • Расчет разветвленных цепей с помощью закона Ома довольно сложен.

  • Эта задача решается более просто с помощью двух правил немецкого физика Г. Кирхгофа (1424 – 1443).





В случае установившегося постоянного тока в цепи ни в одной точке проводника, ни на одном из его участков не должны накапливаться электрические заряды

  • В случае установившегося постоянного тока в цепи ни в одной точке проводника, ни на одном из его участков не должны накапливаться электрические заряды



Второе правило Кирхгофа (обобщение закона Ома для разветвленной цепи).

  • Второе правило Кирхгофа (обобщение закона Ома для разветвленной цепи).





ВОТ И ЛЕКЦИИ КОНЕЦ,

  • ВОТ И ЛЕКЦИИ КОНЕЦ,

  • А КТО СЛУШАЛ

  • МОЛОДЕЦ!!!






Похожие:

Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconРеферат Закон Ома. История открытия. Различные виды закона Ома. Содержание. Общий вид закона Ома. История открытия закона Ома, краткая биография ученого
Закон Ома устанавливает зависи­мость между силой тока I в проводнике и разностью потенциалов (напряже­нием) u между двумя фиксированными...
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconЗакон Ома для участка цепи
...
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconЗакон Ома: а для участка цепи, в в дифференциальной форме
Напишите соотношение между секундой, миллисекундой и микросекундой: 1с=10xмс=10yмкс
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconЗакон Ома для участка цепи Образовательная цель
Формирование представлений о зависимости силы тока от напряжения на участке цепи и его сопротивления; механизме протекающих при этом...
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconЗакон Ома для полной цепи
Семейство вах биполярного транзистора. Каскад общий эмиттер. Схема «открытый коллектор»
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconЗакон Ома для полной цепи
Семейство вах биполярного транзистора. Каскад общий эмиттер. Схема «открытый коллектор»
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconЗакон Ома для участка цепи. Соединение проводников Вариант 1 Уровень I чему равно общее сопротивление электрической цепи (рис. 107), если r 1 = r 2 = 15 Ом, R
Чему равно общее сопротивление электрической цепи (рис. 107), если R1 = R2 = 15 Ом, R3 = R4 = 25 Ом?
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconГде r удельное электрическое сопротивление материала
Ома для участка цепи: мгновенное значение напряжения на резисторе пропорционально току проходящему через него
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconЛабораторная работа №1 «Исследование разветвленной цепи постоянного тока»
В работе экспериментально исследуется обобщенные закон Ома, принцип наложения, входные и взаимные проводимости и коэффициент по току...
Закон Ома >11 Закон Ома для неоднородного участка цепи Один из основных законов электродинамики был открыт в 1822 г немецким учителем физики Георгом Омом iconЛабораторная работа №3 «Исследование свойств в разветвленной цепи постоянного тока»
В работе экспериментально исследуется обобщенные закон Ома, принцип наложения, входные и взаимные проводимости и коэффициент по току...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы