Лекция № 3
реклама
Лекция № 3,4 Проводник в электрическом поле. Равновесие зарядов на проводнике • Внутри проводника поля нет (q = 0, E = 0, = const) • Заряды распределяются по поверхности (E ≠ 0). Е к поверхности проводника эквипотенциальные поверхности) На острие поле сильнее. Плотность заряда на поверхности проводника пропорциональна кривизне поверхности проводник Проводник во внешнем электрическом поле Происходит перераспределение зарядов (положительные по полю, отрицательные против поля). Индуцированные заряды – электростатическая индукция Электрическая ёмкость Пластины заряжены, имеют разный потенциал Напряженность поля между двумя разноименно заряженными пластинами Поверхностная плотность заряда Плоский конденсатор состоит из двух проводников и диэлектрика между ними 12 Ф 0 S 0 8,85 10 C м d S – площадь пластины d – расстояние между пластинами q C U C СИ 1 Кл 1Ф 1В Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • При последовательном соединении складываются обратные величины ёмкости • При параллельном соединении складываются сами величины ёмкости Электрический ток • Это направленное движение зарядов (заряженных частиц) • За направление тока принято движение положительных зарядов • Условием наличия и возникновения тока является наличие свободных носителей зарядов Величины характеризующие ток Силой тока называется электрический заряд, проходимый через поперечное сечение проводника за единицу времени Зависит от количества зарядов и от скорости. Сила определяет скорость, число зарядов – размеры проводника Плотность тока это сила тока, пройденная через единичное поперечное сечение проводника • Прибор, где происходит перемещение заряда на высший потенциал, называется источником тока, а работа по перемещению заряда этим прибором, называется электродвижущей силой. • В источнике тока заряды движутся в противоположную сторону электрической силе. • Электродвижущая сила это работа сторонних сил над единичным положительным зарядом (1 Кл). Простая схема • Электрической цепью закрытый контур, где есть истояник тока, потребитель (или несколько) и соединительные провода Закон Ома для участка цепи • Сила тока в проводнике пропорциональна напряжению • Коэффициент зависит от размеров проводника и от материала. Это характеризуется сопротивлением. • Сопротивление проводника это величина, характеризующая проводник, которая определяется как обратная величина коэффициента в законе Ома Удельное сопротивление • Величина, которая характеризует проводимость материала • Характеризует вещество, из которого сделан проводник • В качестве проводников используют медь и алюминий, самый лучший проводник серебро • При однородном поперечном сечении проводника сопротивление пропорционально длине проводника и обратнопропорционально площади поперечного сечения; коэффициент пропорциональности и есть удельное сопротивление : • Величина обратная удельному сопротивлению называется удельной проводимостью • Единица измерения удельного сопротивления: Внутренне сопротивление источника тока • Чтобы использовать закон Ома для маленьких сопротивлений, используется понятие внутреннего сопротивления источника. • Электрическое сопротивление источника тока (закон Ома для полной цепи). где внутренне сопротивление. Определение внутреннего сопротивления • При разомкнутом ключе вольтметр покажет ЭДС. При замкнутом ключе вольтметр покажет падение напряжение на амперметре и реостате. Амперметр покажет силу тока. Используя закон Ома для полной цепи можно найти внутреннее сопротивление источника Последовательное соединение • Несколько сопротивлений • Цепь линейная и ток через все сопротивления один и тот же • Общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных участков U I I1 I 2 I 3 ... U U1 U 2 U 3 ... R R1 R2 R3 ... Параллельное соединение • Несколько сопротивлений соединены между двумя точками • Потеря напряжения на сопротивлениях одинаковая • Величина обратная сопротивлению равна сумме величин обратных сопротивлений отдельных элементов U U U1 U 2 U 3 ... I I1 I 2 I 3 ... 1 1 1 1 ... R R1 R2 R3 Смешанное соединение • Содержит и последовательное и параллельное соединение • Для расчёта напряжений и токов цепь делят на отдельные участки и решают с помощью формул. U Мостовая схема • Если R5 отсутствует, то это разветвлённая цепь. • R5 - мост • Для расчёта мостовых схем используют законы Кирхгоффа U • Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю • Алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное напряжение равно нулю Изменение предела измерения амперметра и вольтметра • Меняется предел измерения амперметра • Меняется предел измерения вольтметра Внутреннее сопротивление вольтметра Внутреннее сопротивление амперметра Дополнительное сопротивление (shunt) Получение вольтметра и амперметра • Из амперметра получаем вольтметр • Из вольтметра получаем амперметр На схеме внутреннее сопротивление амперметра обозначается последовательно, а внутреннее сопротивление вольтметра параллельно Простой делитель напряжения • Простейший делитель: в цепи последовательно включены 2 резистора, параллельно одному подключена нагрузка. R2 << R3(нагрузка) Нельзя нагрузкой закорачивать сам делитель На входе должно получиться столько же зарядов сколько и на выходе Мостовая схема • Простейшая мостовая схема имеет ромбовидную форму, где 2 делителя напряжений подключены в цепь параллельно Нейтральное состояние моста – равновесие моста. Мост находится в равновесии когда напряжение на его диагонали равно нулю Мост используется для определения неизвестного сопротивления методом сравнения Мощность электрического тока Если приложить к концам провода напряжение, то по проводнику пойдёт ток. Тогда заряд, пройденный через поперечное сечение проводника: Работа сторонних и электрических сил по перемещению заряда: Закон Джоуля-Ленца Если проводник неподвижен и внутри проводника не происходит химических реакций, то работа тока затрачивается на увеличение внутренней энергии проводника Закон Джоуля-Ленца в дифференциальном виде
