Electromotive force. Batas ng Ohm para sa isang closed circuit at isang hindi pare-parehong seksyon ng circuit. Mga tuntunin ni Kiekhoff. Trabaho at kasalukuyang kapangyarihan. Thermal na epekto ng kasalukuyang. Batas ng Joule-Lenz. Batas ng Ohm para sa isang homogenous, inhomogeneous na seksyon ng isang chain at isang closed (kumpleto) na chain. Lumalaban

Isinaalang-alang namin ang batas ng Ohm (tingnan ang (98.1)) para sa isang homogenous na seksyon ng chain, ibig sabihin, isa kung saan Hindi kumikilos ang emf (walang mga panlabas na puwersa sa trabaho). Ngayon isaalang-alang natin magkakaibang seksyon ng kadena, nasaan ang orihinal na e.m.f. Naka-on ang lokasyon 1-2 tukuyin ng , at ang potensyal na pagkakaiba na inilapat sa mga dulo ng seksyon ng

Kung dumaan ang kasalukuyang hindi gumagalaw mga konduktor na bumubuo sa seksyon ako-2, tapos magtrabaho A 12 ng lahat ng pwersa (panlabas at electrostatic) na ginagawa sa kasalukuyang mga carrier, ayon sa batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya, ay katumbas ng init na inilabas sa lugar. Ang gawain ng mga puwersa ay ginawa kapag inilipat ang isang singil Q 0 sa lugar 1-2, ayon sa (97.4),

E.m.f. , tulad ng kasalukuyang lakas I, ay isang scalar na dami. Dapat din itong kunin

na may positibo o negatibong tanda, depende sa tanda ng gawaing isinagawa ng mga panlabas na puwersa. Kung ang e.m.f. nagpo-promote ng paggalaw ng mga positibong singil sa napiling direksyon (sa direksyon 1-2), pagkatapos ay >0. Kung ang e.m.f. pinipigilan ang paggalaw ng mga positibong singil sa isang partikular na direksyon, kung gayon<0.

Sa panahon ng t, inilalabas ang init sa konduktor (tingnan ang (99.5))

Mula sa mga formula (100.1) at (100.2) nakukuha namin

(100.3)

(100.4)

Ang pagpapahayag (100.3) o (100.4) ay Ang batas ng Ohm para sa isang hindi magkakatulad na seksyon ng isang circuit sa integral form, which is pangkalahatan ang batas ng Ohm.

Kung sa bahaging ito ng kadena walang kasalukuyang source( =0), pagkatapos ay mula sa (100.4) tayo ay dumating sa Batas ng Ohm para sa isang homogenous na seksyon ng chain (98.1):

(sa kawalan ng mga panlabas na puwersa, ang boltahe sa mga dulo ng seksyon ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba (tingnan ang § 97)). Kung ang electrical circuit sarado, pagkatapos ay ang mga napiling puntos 1 at 2 ay magkakasabay, , pagkatapos ay mula sa (100.4) makuha namin Batas ng Ohm para sa isang closed circuit:

Batas ng Ohm para sa isang homogenous na seksyon ng isang chain:

Ang isang seksyon ng isang circuit ay tinatawag na homogenous kung hindi ito kasama ang isang kasalukuyang pinagmulan. I=U/R, 1 Ohm – ang paglaban ng isang konduktor kung saan ang puwersa ng 1A ay dumadaloy sa 1V.

Ang halaga ng paglaban ay depende sa hugis at mga katangian ng materyal na konduktor. Para sa isang homogenous na cylindrical conductor, ang R=ρl/S nito, ρ ay isang halaga depende sa materyal na ginamit - ang resistivity ng substance, mula sa ρ=RS/l ito ay sumusunod na (ρ) = 1 Ohm*m. Ang reciprocal ng ρ ay ang tiyak na conductivity γ=1/ρ.

Eksperimento na itinatag na sa pagtaas ng temperatura, ang elektrikal na resistensya ng mga metal ay tumataas. Sa hindi masyadong mababang temperatura, ang resistivity ng mga metal ay tumataas

absolute temperature p = α*p 0 *T, p 0 – resistivity sa 0 o C, α – temperature coefficient. Para sa karamihan ng mga metal α = 1/273 = 0.004 K -1. p = p 0 *(1+ α*t), t – temperatura sa o C.

Ayon sa klasikal na elektronikong teorya ng mga metal, sa mga metal na may perpektong kristal na sala-sala, ang mga electron ay gumagalaw nang hindi nakakaranas ng paglaban (p = 0).

Ang dahilan na nagiging sanhi ng paglitaw ng electrical resistance ay mga dayuhang impurities at mga pisikal na depekto sa kristal na sala-sala, pati na rin ang thermal na paggalaw ng mga atomo. Ang amplitude ng atomic vibrations ay nakasalalay sa t. Ang pag-asa ng resistivity sa t ay isang kumplikadong function:

p(T) = p pahinga + p id. , p rest – natitirang resistivity, p ID. - perpektong paglaban sa metal.

Ang perpektong pagtutol ay tumutugma sa isang ganap na purong metal at natutukoy lamang sa pamamagitan ng mga thermal vibrations ng mga atomo. Batay sa pangkalahatang pagsasaalang-alang, id ng pagtutol. metal ay dapat na may posibilidad na 0 sa T → 0. Gayunpaman, ang resistivity bilang isang function ay binubuo ng kabuuan ng mga independiyenteng termino, samakatuwid, dahil sa pagkakaroon ng mga impurities at iba pang mga depekto sa kristal na sala-sala ng resistivity na may pagbaba sa t → sa ilang pagtaas sa DC. p pahinga. Minsan para sa ilang mga metal ang pagdepende sa temperatura ng p ay dumadaan sa isang minimum. Res. halaga matalo ang paglaban ay nakasalalay sa pagkakaroon ng mga depekto sa sala-sala at ang nilalaman ng karumihan.

j=γ*E - Ang batas ng Ohm sa iba't ibang anyo, na naglalarawan sa proseso sa bawat punto ng konduktor, kung saan ang j ay ang kasalukuyang density, E ay ang lakas ng patlang ng kuryente.

Kasama sa circuit ang isang risistor R at isang kasalukuyang mapagkukunan. Sa isang hindi pantay na seksyon ng circuit, ang mga kasalukuyang carrier ay inaaksyunan ng mga panlabas na puwersa bilang karagdagan sa mga electrostatic na pwersa. Ang mga panlabas na puwersa ay maaaring maging sanhi ng maayos na paggalaw ng mga kasalukuyang carrier, tulad ng mga electrostatic. Sa isang hindi pantay na seksyon ng circuit, ang larangan ng mga panlabas na puwersa na nilikha ng pinagmulan ng EMF ay idinagdag sa larangan ng mga singil sa kuryente. Ang batas ng Ohm sa magkakaibang anyo: j=γE. Pag-generalize ng formula sa kaso ng isang hindi pare-parehong konduktor j=γ(E+E*)(1).

Mula sa batas ng Ohm sa magkakaibang anyo para sa isang hindi magkakatulad na seksyon ng isang kadena, maaaring lumipat ang isa sa integral na anyo ng batas ng Ohm para sa seksyong ito. Upang gawin ito, isaalang-alang ang isang magkakaiba na lugar. Sa loob nito, ang cross-section ng konduktor ay maaaring variable. Ipagpalagay natin na sa loob ng seksyong ito ng circuit ay mayroong isang linya, na tatawagin nating isang kasalukuyang circuit, na nagbibigay-kasiyahan:

1. Sa bawat seksyon na patayo sa tabas, ang mga dami ng j, γ, E, E* ay may parehong mga halaga.

2. Ang j, E at E* sa bawat punto ay nakadirekta padaplis sa tabas.

Arbitraryong piliin natin ang direksyon ng paggalaw kasama ang tabas. Hayaang tumutugma ang napiling direksyon sa paggalaw mula 1 hanggang 2. Kumuha ng elemento ng konduktor na may lugar na S at elemento ng contour dl. Iproyekto natin ang mga vector na kasama sa (1) papunta sa contour element dl: j=γ(E+E*) (2).

I kasama ang contour ay katumbas ng projection ng kasalukuyang density papunta sa lugar: I=jS (3).

Tukoy na kondaktibiti: γ=1/ρ. Pinapalitan sa (2) I/S=1/ρ(E+E*). I-multiply sa dl at isama sa contour ∫Iρdl/S=∫Eedl+∫E*edl. Isaalang-alang natin na ∫ρdl/S=R, at ∫Eedl=(φ 1 -φ 2), ∫E*edl= ε 12, IR= ε 12 +(φ 1 -φ 2). Ang ε 12, tulad ng I, ay isang algebraic na dami, samakatuwid ay napagkasunduan na kapag ang ع ay nagtataguyod ng paggalaw ng mga positibong kasalukuyang carrier sa piniling direksyon 1-2, isaalang-alang ang ε 12 >0. Ngunit sa pagsasagawa, ito ang kaso kapag, kapag umiikot sa isang seksyon ng circuit, isang negatibong poste ang unang nakatagpo, pagkatapos ay isang positibo. Kung pinipigilan ng ع ang paggalaw ng mga positibong carrier sa napiling direksyon, pagkatapos ay ε 12

Ohm's law inhomogeneous section ng circuit

1.8. Kuryente. Batas ni Ohm

Kung ang isang insulated na konduktor ay inilagay sa isang electric field, pagkatapos ay isang puwersa ang kikilos sa mga libreng singil q sa konduktor. Bilang resulta, ang isang panandaliang paggalaw ng mga libreng singil ay nangyayari sa konduktor. Ang prosesong ito ay magtatapos kapag ang sariling electric field ng mga singil na nagmumula sa ibabaw ng konduktor ay ganap na nagbabayad para sa panlabas na field. Ang magreresultang electrostatic field sa loob ng conductor ay magiging zero (tingnan ang § 1.5).

Gayunpaman, sa mga konduktor, sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, maaaring mangyari ang tuluy-tuloy na naka-order na paggalaw ng mga free electric charge carrier. Ang paggalaw na ito ay tinatawag na electric current. Ang direksyon ng electric current ay itinuturing na direksyon ng paggalaw ng mga positibong libreng singil. Para sa isang electric current na umiral sa isang conductor, isang electric field ay dapat na nilikha sa loob nito.

Ang isang quantitative measure ng electric current ay ang kasalukuyang lakas I - isang scalar physical quantity na katumbas ng ratio ng charge Δ q na inilipat sa cross section ng conductor (Fig. 1.8.1) sa agwat ng oras Δ t hanggang sa agwat ng oras na ito :

Kung ang lakas ng kasalukuyang at ang direksyon nito ay hindi nagbabago sa paglipas ng panahon, kung gayon ang naturang kasalukuyang ay tinatawag na pare-pareho.

Sa International System of Units (SI) ang kasalukuyang sinusukat sa amperes (A). Ang kasalukuyang yunit ng 1 A ay itinatag ng magnetic interaction ng dalawang parallel conductor na may kasalukuyang (tingnan ang § 1.16).

Ang isang direktang electric current ay maaari lamang gawin sa isang closed circuit kung saan ang mga free charge carrier ay umiikot sa mga closed trajectory. Ang electric field sa iba't ibang punto ng naturang circuit ay pare-pareho sa paglipas ng panahon. Dahil dito, ang electric field sa isang direktang kasalukuyang circuit ay may katangian ng isang frozen na electrostatic field. Ngunit kapag ang isang electric charge ay gumagalaw sa isang electrostatic field kasama ang isang closed path, ang gawaing ginagawa ng electric forces ay zero (tingnan ang § 1.4). Samakatuwid, para sa pagkakaroon ng direktang kasalukuyang, kinakailangan na magkaroon ng isang aparato sa de-koryenteng circuit na may kakayahang lumikha at mapanatili ang mga potensyal na pagkakaiba sa mga seksyon ng circuit dahil sa gawain ng mga puwersa ng di-electrostatic na pinagmulan. Ang ganitong mga aparato ay tinatawag na direktang kasalukuyang mga mapagkukunan. Ang mga puwersa ng hindi electrostatic na pinanggalingan na kumikilos sa mga carrier ng libreng bayad mula sa kasalukuyang mga mapagkukunan ay tinatawag na mga panlabas na puwersa.

Ang likas na katangian ng mga panlabas na puwersa ay maaaring magkakaiba. Sa mga galvanic cell o mga baterya ay bumangon sila bilang isang resulta ng mga proseso ng electrochemical; sa mga direktang kasalukuyang generator, ang mga panlabas na puwersa ay lumitaw kapag ang mga konduktor ay gumagalaw sa isang magnetic field. Ang kasalukuyang pinagmumulan sa electrical circuit ay gumaganap ng parehong papel bilang ang pump, na kung saan ay kinakailangan upang pump fluid sa isang closed hydraulic system. Sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa, ang mga singil ng kuryente ay gumagalaw sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan laban sa mga puwersa ng electrostatic field, dahil sa kung saan ang isang pare-parehong electric current ay maaaring mapanatili sa isang closed circuit.

Kapag ang mga singil ng kuryente ay gumagalaw sa isang direktang kasalukuyang circuit, ang mga panlabas na puwersa na kumikilos sa loob ng kasalukuyang mga pinagmumulan ay gumaganap ng trabaho.

Ang isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng trabaho Ang isang st ng mga panlabas na puwersa kapag inilipat ang isang singil q mula sa negatibong poste ng isang kasalukuyang pinagmumulan patungo sa positibong poste sa halaga ng singil na ito ay tinatawag na electromotive force ng pinagmulan (EMF):

Kaya, ang EMF ay tinutukoy ng gawaing ginawa ng mga panlabas na puwersa kapag gumagalaw ng isang positibong singil. Ang puwersa ng electromotive, tulad ng potensyal na pagkakaiba, ay sinusukat sa volts (V).

Kapag ang isang positibong singil ay gumagalaw sa isang saradong direktang kasalukuyang circuit, ang gawaing ginawa ng mga panlabas na puwersa ay katumbas ng kabuuan ng emf na kumikilos sa circuit na ito, at ang gawaing ginawa ng electrostatic field ay zero.

Ang isang DC circuit ay maaaring nahahati sa magkakahiwalay na mga seksyon. Ang mga lugar kung saan walang mga panlabas na pwersa ang kumikilos (i.e. mga lugar na hindi naglalaman ng kasalukuyang mga mapagkukunan) ay tinatawag na homogenous. Ang mga lugar na kinabibilangan ng mga kasalukuyang pinagmumulan ay tinatawag na inhomogeneous.

Kapag ang isang positibong singil ay gumagalaw sa isang tiyak na seksyon ng circuit, ang trabaho ay ginagawa ng parehong electrostatic (Coulomb) at panlabas na pwersa. Ang gawain ng mga puwersang electrostatic ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba Δφ 12 = φ 1 – φ 2 sa pagitan ng inisyal (1) at huling (2) na mga punto ng hindi magkakatulad na seksyon. Ang gawain ng mga panlabas na puwersa ay katumbas, sa pamamagitan ng kahulugan, sa electromotive force 12 na kumikilos sa isang partikular na lugar. Samakatuwid ang kabuuang gawain ay katumbas ng

Ang halaga ng U 12 ay karaniwang tinatawag na boltahe sa circuit section 1–2. Sa kaso ng isang homogenous na lugar, ang boltahe ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba:

Ang German physicist na si G. Ohm ay eksperimento na itinatag noong 1826 na ang kasalukuyang lakas I na dumadaloy sa isang homogenous na metal conductor (i.e., isang conductor kung saan walang mga panlabas na puwersa ang kumikilos) ay proporsyonal sa boltahe U sa mga dulo ng conductor:

Ang halaga R ay karaniwang tinatawag na electrical resistance. Ang isang konduktor na may electrical resistance ay tinatawag na risistor. Ang relasyon na ito ay nagpapahayag ng batas ng Ohm para sa isang homogenous na seksyon ng circuit: ang kasalukuyang lakas sa konduktor ay direktang proporsyonal sa inilapat na boltahe at inversely proporsyonal sa paglaban ng konduktor.

Ang SI unit ng electrical resistance ng conductors ay ang ohm (Ω). Ang isang paglaban ng 1 ohm ay may isang seksyon ng circuit kung saan ang isang kasalukuyang ng 1 A ay nangyayari sa isang boltahe ng 1 V.

Ang mga konduktor na sumusunod sa batas ng Ohm ay tinatawag na linear. Ang graphical na pag-asa ng kasalukuyang I sa boltahe U (ang ganitong mga graph ay tinatawag na kasalukuyang-boltahe na mga katangian, dinaglat bilang VAC) ay inilalarawan ng isang tuwid na linya na dumadaan sa pinagmulan ng mga coordinate. Dapat pansinin na maraming mga materyales at aparato na hindi sumusunod sa batas ng Ohm, halimbawa, isang semiconductor diode o isang lampara ng gas-discharge. Kahit na may mga metal conductor, sa sapat na mataas na alon, ang isang paglihis mula sa linear na batas ng Ohm ay sinusunod, dahil ang mga de-koryenteng paglaban ng mga metal conductor ay tumataas sa pagtaas ng temperatura.

Para sa isang seksyon ng isang circuit na naglalaman ng isang emf, ang batas ng Ohm ay nakasulat sa sumusunod na anyo:

Ang relasyong ito ay karaniwang tinatawag na pangkalahatang batas ng Ohm o batas ng Ohm para sa isang hindi magkakatulad na seksyon ng kadena.

Sa Fig. Ang 1.8.2 ay nagpapakita ng isang closed DC circuit. Ang seksyon ng chain (cd) ay pare-pareho.

Batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng isang circuit

Sa pagsasagawa, malinaw na upang mapanatili ang isang matatag na kasalukuyang sa isang saradong circuit, ang mga puwersa ng isang pangunahing kakaibang kalikasan kaysa sa mga puwersa ng Coulomb ay kinakailangan, kung gayon ang isang kaso ay sinusunod kapag, sa isang seksyon ng circuit, ang mga libreng singil sa kuryente ay sabay-sabay. na ginagampanan ng parehong mga puwersa ng electric field at mga panlabas na puwersa (anumang di-konserbatibong pwersa na kumikilos sa bawat singil, maliban sa mga puwersa ng paglaban sa kuryente (mga puwersa ng Coulomb)). Ang nasabing seksyon ay tinatawag na isang heterogenous na seksyon ng kadena. Ang figure sa ibaba ay nagpapakita ng isang halimbawa ng naturang seksyon.

Ang lakas ng field sa anumang punto sa circuit ay katumbas ng vector sum ng field ng Coulomb forces at ang field ng external forces:

Bumuo tayo ng batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng circuit - Ang kasalukuyang lakas ay direktang proporsyonal sa boltahe sa seksyong ito at inversely proporsyonal sa kabuuang pagtutol nito:

– pormula ng batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng kadena.

Ako - kasalukuyang lakas,
U12 - boltahe sa lugar,
R ay ang kabuuang paglaban ng circuit.

Ang potensyal na pagkakaiba ay nagpapakilala sa gawain ng puwersa ng electric field upang ilipat ang isang yunit na positibong singil (q) mula sa punto 1 hanggang sa punto 2:

- kung saan ang φ1 at φ 2 ay ang mga potensyal sa dulo ng seksyon.

Inilalarawan ng EMF ang gawain ng mga panlabas na puwersa upang ilipat ang isang positibong singil ng punto 1 hanggang punto 2: - kung saan ang ε12 ay ang emf na kumikilos sa lugar na ito, ayon sa bilang na katumbas ng gawain ng paglipat ng isang positibong singil kasama ang tabas.

Ang boltahe sa isang seksyon ng circuit ay kumakatawan sa kabuuang gawain ng mga puwersa ng kuryente at panlabas na puwersa:

Pagkatapos ang batas ng Ohm ay kukuha ng anyo:

Ang EMF ay maaaring maging positibo o negatibo. Depende ito sa polarity ng pagsasama ng EMF sa seksyon. Kung sa loob ng kasalukuyang pinagmulan ang circuit ay ginawa mula sa negatibong poste hanggang sa positibo, kung gayon ang EMF ay positibo (tingnan ang figure). Sa kasong ito, ang mga panlabas na puwersa ay gumaganap ng positibong gawain. Kung ang likuan ay ginawa mula sa positibong poste patungo sa negatibo, kung gayon ang EMF ay negatibo. Sa madaling salita, kung ang emf ay nagtataguyod ng paggalaw ng mga positibong singil, pagkatapos ay ε>0, kung hindi man ε

Tukuyin ang kasalukuyang dumadaloy sa seksyong AB na ipinapakita sa figure. Pinagmulan EMF 20 V, panloob na pagtutol 1 Ohm, potensyal ng mga puntos A at B ayon sa pagkakabanggit 15 V at 5 V, wire resistance 3 Ohms.

ε = 20 V
r = 1 Ohm
φ1 = 15 V
φ2 = 5 V
R = 3 oum

ako – ?
Isulat natin ang batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng circuit -
Sa pag-aakalang ang punto A ay ang simula ng seksyon, at ang punto B ay ang dulo, kinukuha namin ang EMF na may minus sign at, pinapalitan ang paunang data, nakukuha namin
Ang minus sign ay nagpapahiwatig na ang kasalukuyang dumadaloy mula sa punto B hanggang sa punto A, mula sa isang punto na may mas mababang potensyal patungo sa isang punto na may mas mataas, na karaniwan para sa kasalukuyang mga mapagkukunan.
Sagot: –2.5 A

Ang dalawang elemento ay konektado "patungo" sa isa't isa, tulad ng ipinapakita sa figure. Tukuyin ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga punto A at B kung ε1 = 1.4 V, r1 = 0.4 Ohm, ε2 = 1.8 V, r2 = 0.6 Ohm.

Kuryente

Kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang closed circuit, ang mga libreng singil ay napapailalim sa mga puwersa mula sa isang nakatigil na electric field at mga panlabas na pwersa. Sa kasong ito, sa ilang mga seksyon ng circuit na ito, ang kasalukuyang ay nilikha lamang ng isang nakatigil na electric field. Ang ganitong mga seksyon ng kadena ay tinatawag na homogenous. Sa ilang mga seksyon ng circuit na ito, bilang karagdagan sa mga puwersa ng isang nakatigil na electric field, kumikilos din ang mga panlabas na pwersa. Ang seksyon ng kadena kung saan kumikilos ang mga panlabas na puwersa ay tinatawag na isang hindi pantay na seksyon ng kadena.

Upang malaman kung ano ang nakasalalay sa kasalukuyang lakas sa mga lugar na ito, kinakailangan upang linawin ang konsepto ng boltahe.

Isaalang-alang muna natin ang isang homogenous na seksyon ng chain (Larawan 1, a). Sa kasong ito, ang gawain ng paglipat ng singil ay ginagawa lamang ng mga puwersa ng isang nakatigil na electric field, at ang seksyong ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng potensyal na pagkakaiba Δφ. Potensyal na pagkakaiba sa mga dulo ng seksyon , kung saan ang AK ay ang gawaing ginawa ng mga puwersa ng isang nakatigil na electric field. Ang hindi homogenous na seksyon ng circuit (Larawan 1, b) ay naglalaman, sa kaibahan sa homogenous na seksyon, isang mapagkukunan ng EMF, at ang gawain ng mga puwersa ng electrostatic field sa seksyong ito ay idinagdag sa gawain ng mga panlabas na puwersa. Sa pamamagitan ng kahulugan, , kung saan ang q ay ang positibong singil na gumagalaw sa pagitan ng alinmang dalawang puntos sa kadena; - potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga punto sa simula at dulo ng seksyon na isinasaalang-alang; . Pagkatapos ay pinag-uusapan nila ang tungkol sa tensyon para sa tensyon: Estatic. e. n. = Ee/stat. n. + Estor. Ang boltahe U sa isang seksyon ng isang circuit ay isang pisikal na scalar na dami na katumbas ng kabuuang gawain ng mga panlabas na pwersa at electrostatic field forces upang ilipat ang isang positibong singil sa seksyong ito:

Mula sa formula na ito ay malinaw na sa pangkalahatang kaso, ang boltahe sa isang ibinigay na seksyon ng circuit ay katumbas ng algebraic sum ng potensyal na pagkakaiba at ang emf sa seksyong ito. Kung ang mga puwersa ng kuryente lamang ang kumikilos sa lugar (ε = 0), kung gayon. Kaya, para lamang sa isang homogenous na seksyon ng circuit ang mga konsepto ng boltahe at potensyal na pagkakaiba ay nag-tutugma.

Ang batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng isang chain ay may anyo:

kung saan ang R ay ang kabuuang paglaban ng hindi homogenous na seksyon.

Ang EMF ε ay maaaring maging positibo o negatibo. Ito ay dahil sa polarity ng pagsasama ng EMF sa seksyon: kung ang direksyon na nilikha ng kasalukuyang pinagmulan ay tumutugma sa direksyon ng kasalukuyang pagpasa sa seksyon (ang direksyon ng kasalukuyang sa seksyon ay nag-tutugma sa loob ng pinagmulan kasama ang direksyon mula sa negatibong poste patungo sa positibo), i.e. Itinataguyod ng EMF ang paggalaw ng mga positibong singil sa isang partikular na direksyon, pagkatapos ay ε > 0, kung hindi, kung pinipigilan ng EMF ang paggalaw ng mga positibong singil sa isang partikular na direksyon, pagkatapos ay ε

constant-current.narod.ru

Electromotive force. Batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng isang circuit. Batas ni Kirchhoff

Isinasaalang-alang namin ang batas ng Ohm (98.1) para sa isang homogenous na seksyon ng circuit, ibig sabihin, isa kung saan hindi kumikilos ang EMF (hindi kumikilos ang mga panlabas na puwersa). Ngayon isaalang-alang natin magkakaiba na seksyon ng kadena.

Kung dumaan ang kasalukuyang hindi gumagalaw mga konduktor na bumubuo sa seksyon 1-2, tapos magtrabaho A 12 ng lahat ng pwersa (panlabas at electrostatic) na ginagawa sa kasalukuyang mga carrier, ayon sa batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya, ay katumbas ng init na inilabas sa lugar. Trabaho ng mga puwersa na ginagawa kapag naglilipat ng singil Q 0 Naka-on ang lokasyon 1-2, ayon sa (97.4), A 12 =Q 0 E 0 +Q 0 ()

Ang EMF E 12, tulad ng kasalukuyang lakas /, ay isang scalar na dami. Dapat itong kunin nang may positibo o negatibong senyales, depende sa tanda ng gawaing isinagawa ng mga panlabas na puwersa. Kung itinataguyod ng EMF ang paggalaw ng mga positibong singil sa napiling direksyon (sa direksyon 1 - 2), tapos E 12 > 0. Kung pinipigilan ng emf ang paggalaw ng mga positibong singil sa isang partikular na direksyon, pagkatapos ay E 12

Ang ekspresyong (1) o (2) ay kumakatawan Ang batas ng Ohm para sa isang hindi magkakatulad na seksyon ng isang circuit sa integral form, which is pangkalahatan ang batas ng Ohm.

Kung sa bahaging ito ng kadena walang kasalukuyang pinagmulan (E 12 = 0), pagkatapos mula sa (4) makarating kami sa Batas ng Ohm para sa isang homogenous na seksyon ng chain(98.1): I = Ф1-Ф2/R = U/R

Kung ang electrical circuit sarado, pagkatapos ay ang mga napiling puntos 1 at 2 nag-tutugma, φ 1 = φ 2

pagkatapos ay mula sa (4) makuha namin Batas ng Ohm para sa isang closed circuit: I=E/r + R 1

Ang pagkalkula ng mga branched chain ay lubos na pinasimple kung gagamitin mo ang mga patakaran na binuo ng German physicist na si G. R. Kirchhoff. Mayroong dalawa sa mga panuntunang ito.

Ang una sa mga ito ay nauugnay sa mga node ng chain. Ang node ay isang punto kung saan higit sa dalawang konduktor ang nagtatagpo.(Larawan 4.4). Ang kasalukuyang dumadaloy sa node ay itinuturing na positibo, ang kasalukuyang dumadaloy mula sa node ay may kabaligtaran na tanda. Ang unang tuntunin ni Kirchhoff nagsasaad na ang algebraic na kabuuan ng mga alon na nagtatagpo sa isang node ay katumbas ng zero: .

Ang panuntunang ito ay sumusunod mula sa continuity equation, ibig sabihin, sa huli, mula sa batas ng conservation of charge. Ang bilang ng mga equation na naipon ayon sa unang tuntunin ni Kirchhoff ay dapat mas mababa ng isa sa bilang ng mga node sa chain na pinag-aaralan. Tinitiyak nito ang linear na kalayaan ng mga resultang equation.

Nalalapat ang pangalawang panuntunan sa anumang nakahiwalay na closed loop sa isang branched circuit (halimbawa, 1-3-2) (tingnan ang Fig. 4.5). Itakda natin ang direksyon ng traversal, na naglalarawan dito gamit ang isang arrow. Ilapat natin ang batas ng Ohm sa bawat isa sa mga walang sanga na seksyon ng tabas: ; .

Kapag idinaragdag ang mga expression na ito, ang isa sa mga equation ay nakuha;
na nagpapahayag Ang pangalawang panuntunan ni Kirchhoff: para sa anumang closed circuit, ang algebraic sum ng lahat ng boltahe na bumaba ay katumbas ng kabuuan ng lahat ng emfs sa circuit na ito.

Ang mga katulad na equation ay maaaring itayo para sa lahat ng saradong mga loop, pangngalan. sa isang ibinigay na branched circuit, gayunpaman, ang kanilang bilang ay dapat na limitado sa pamamagitan ng mga equation para sa mga independiyenteng circuit kung saan hindi bababa sa isang kasalukuyang nangyayari na hindi kasama sa iba.
Kapag gumuhit ng mga equation ayon sa 2nd rule ng Kirchhoff, ang mga alon at EMF ay dapat italaga ng mga palatandaan alinsunod sa napiling direksyon ng paglalakbay.
Halimbawa, ang kasalukuyang ay dapat isaalang-alang na "+", ito ay dumadaloy sa direksyon ng bypass. Kailangan ding bigyan ng plus sign ang EMF, dahil kumikilos ito sa direksyon ng bypass. Ang kasalukuyang at EMF ay itinalaga ng minus sign.
Sa pagsasagawa, kapag nilulutas ang mga problema, kapag gumuhit ng mga equation, ang mga direksyon ng mga alon ay pinili nang arbitraryo at, alinsunod dito, inilalapat ang panuntunan sa pag-sign.
Ang aktwal na direksyon ng mga alon ay matutukoy sa pamamagitan ng paglutas ng problema: kung ang anumang kasalukuyang lumalabas na positibo, kung gayon ang direksyon nito ay napili nang tama, kung negatibo, kung gayon sa katotohanan ay dumadaloy ito sa tapat ng napiling direksyon. Ang bilang ng mga independiyenteng equation na naipon alinsunod sa una at pangalawang tuntunin ni Kirchhoff, katumbas ng bilang ng iba't ibang agos, dumadaloy sa isang branched chain. Samakatuwid, kung ang emf at paglaban ay ibinigay, kung gayon ang lahat ng mga alon ay maaaring kalkulahin.

Kung sa isang circuit lamang ang mga puwersa ng isang electrostatic field ang kumikilos sa mga kasalukuyang carrier, kung gayon ang mga carrier ay gumagalaw (sila ay ipinapalagay na positibo) mula sa mga puntong may mataas na potensyal patungo sa mga puntos na may mas mababang potensyal. Ito ay humahantong sa potensyal na pagkakapantay-pantay sa lahat ng mga punto ng circuit at sa pagkawala ng electric field. Samakatuwid, para sa pagkakaroon ng direktang kasalukuyang, kinakailangan na magkaroon ng isang aparato sa circuit na may kakayahang lumikha at mapanatili ang isang potensyal na pagkakaiba dahil sa gawain ng mga puwersa. di-electrostatic na pinagmulan. Ang ganitong mga aparato ay tinatawag kasalukuyang mga mapagkukunan. Mga kapangyarihan di-electrostatic na pinagmulan, ang pagkilos sa mga singil mula sa kasalukuyang mga pinagmumulan ay tinatawag ikatlong partido.

Ang likas na katangian ng mga panlabas na puwersa ay maaaring magkakaiba. Halimbawa, sa mga galvanic cells ay bumangon sila dahil sa enerhiya ng mga reaksiyong kemikal sa pagitan ng mga electrodes at electrolytes; sa generator - dahil sa mekanikal na enerhiya ng pag-ikot ng generator rotor, atbp Ang papel ng kasalukuyang pinagmumulan sa electrical circuit,

Sa makasagisag na pagsasalita, pareho ang papel ng bomba, na kinakailangan upang mag-bomba ng likido sa isang haydroliko na sistema. Sa ilalim ng impluwensya ng nilikha na larangan ng mga panlabas na puwersa, ang mga singil sa kuryente ay gumagalaw sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan laban sa mga puwersa ng electrostatic field, dahil sa kung saan ang mga dulo ng circuit ay suportado.

Ang isang potensyal na pagkakaiba ay umiiral at isang pare-pareho ang daloy ng kuryente sa circuit.

Ang mga panlabas na puwersa ay gumagana upang ilipat ang mga singil sa kuryente. Ang isang pisikal na dami na tinutukoy ng gawaing ginawa ng mga panlabas na puwersa kapag gumagalaw ang isang yunit na positibong singil ay tinatawag puwersang electromotive (EMF) na kumikilos sa circuit: (97.1)

Ginagawa ang gawaing ito dahil sa enerhiya na ginugol sa kasalukuyang pinagmumulan, samakatuwid ang halaga E maaari ding tawaging electromotive force ng kasalukuyang pinagmumulan na kasama sa isang circuit. Kadalasan, sa halip na sabihin: "ang mga panlabas na puwersa ay kumikilos sa circuit," sinasabi nila: "Ang EMF ay kumikilos sa circuit," i.e. ang terminong "electromotive force" ay ginagamit bilang isang katangian ng mga panlabas na pwersa. Ang EMF, tulad ng potensyal, ay ipinahayag sa volts. Panlabas na puwersa F CT na kumikilos sa singil Qo, maaaring ipahayag bilang kung saan kumakain- lakas ng larangan ng mga panlabas na puwersa. Trabaho ng mga panlabas na puwersa upang ilipat ang isang singil Q o sa isang saradong seksyon ng circuit

Paghahati (97.2) sa pamamagitan ng Qo, nakakakuha kami ng isang expression para sa emf na kumikilos sa circuit:

mga. Ang EMF na kumikilos sa isang closed circuit ay maaaring tukuyin bilang ang sirkulasyon ng field strength vector ng mga panlabas na pwersa. EMF na kumikilos sa site 1 - 2, katumbas ng (97.3)

Bawat bayad Q 0 Bilang karagdagan sa mga panlabas na puwersa, ang mga puwersa ng electrostatic field Fe = Q 0 E. Kaya, ang resultang puwersa na kumikilos sa singil sa circuit ay Qo, katumbas ng F = F CT+ F c= Q 0 (E CT + E).

Trabaho na ginawa ng resultang puwersa sa singil Q 0 Naka-on ang lokasyon 1 - 2, katumbas ng

Paggamit ng mga expression (97.3) At(84.8), maaari tayong sumulat

Para sa isang closed circuit, ang gawaing ginawa ng mga electrostatic force ay zero (tingnan. § 83), samakatuwid sa kasong ito A 12 =Q 0 E 12.

Boltahe U Naka-on ang lokasyon 1 - 2 ay isang pisikal na dami na tinutukoy ng gawaing isinagawa ng kabuuang electrostatic (Coulomb) na patlang At panlabas na pwersa kapag gumagalaw ng isang positibong singil sa isang partikular na seksyon ng circuit. Kaya, ayon sa (97.4),

Ang konsepto ng pag-igting ay paglalahat konsepto ng potensyal na pagkakaiba: ang boltahe sa mga dulo ng seksyon ng circuit ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba kung sa walang EMF sa lugar na ito, T. ibig sabihin, walang pwersa sa labas.

Pederal na Batas ng Nobyembre 21, 2011 N 323-FZ "Sa mga batayan ng pagprotekta sa kalusugan ng mga mamamayan sa Russian Federation" (na may mga pagbabago at pagdaragdag) Pederal na Batas ng Nobyembre 21, 2011 N 323-FZ "Sa mga batayan ng pagprotekta [ …]
Refund ng advance mula sa isang supplier: accounting at tax accounting Ang advance o prepayment ay isang pagbabayad na natanggap ng supplier (nagbebenta) bago ang petsa ng aktwal na pagpapadala ng mga produkto o bago ang pagkakaloob ng mga serbisyo [...]
Pagsusuri ng kasanayan sa paglutas ng mga hindi pagkakaunawaan sa ilalim ng mga kontrata sa trabaho "Pagsusuri ng kasanayan sa paglutas ng mga hindi pagkakaunawaan sa ilalim ng mga kontrata sa trabaho" Inaprubahan ng Presidium ng Federal Arbitration Court ng Ural District. Protocol No. 5 ng Marso 30, 2007 1. […]
Ang pamamahala sa pagpapatakbo ng isang autonomous na institusyong pang-edukasyon sa preschool ay kinabibilangan ng isang real estate property (kindergarten building). Ang pagtatasa at pagbabayad ng buwis sa ari-arian ay isinasagawa ng isang autonomous na institusyon sa gastos ng [...]
Ang bilang ng mga palatandaan ng isang krimen Ang kakanyahan ng legal na diskarte ay isaalang-alang ang krimen bilang isang kolektibong konsepto - agad na mag-txt fb2 ePub html isang link sa isang file ng napiling format ay ipapadala sa iyong telepono [...]
Ano ang gagawin kung hindi naibalik ang security deposit/deposito para sa apartment. Mga detalyadong tagubilin para sa pagbabalik, kung paano kumilos nang legal at ibalik ang pera. Ang karaniwang sitwasyon ay kapag, bilang karagdagan sa buwanang upa, […]

Electromotive force.

Kung ang isang electric field ay nilikha sa isang konduktor at ang mga hakbang ay hindi ginawa upang mapanatili ito, kung gayon ang paggalaw ng mga kasalukuyang carrier ay napakabilis na hahantong sa katotohanan na ang patlang sa loob ng konduktor ay mawawala at ang kasalukuyang ay titigil. Upang mapanatili ang kasalukuyang sa loob ng mahabang panahon, kinakailangan na patuloy na alisin ang mga positibong singil na dinala dito ng kasalukuyang mula sa dulo ng konduktor na may mas mababang potensyal na j 2 at ilipat ang mga ito sa dulo na may mas mataas na potensyal (Fig. 56.1).

Ang electric field na nilikha sa isang konduktor ay hindi maaaring magsagawa ng gayong paglipat ng mga singil. Upang magkaroon ng tuluy-tuloy na agos, ang pagkilos ng ilang iba pang pwersa (hindi mga puwersa ng Coulomb) ay kinakailangan, na nagpapalipat-lipat ng mga singil laban sa mga puwersa ng kuryente at nagpapanatili ng katatagan ng mga electric field. Ang mga ito ay maaaring magnetic forces, charges ay maaaring paghiwalayin dahil sa mga kemikal na reaksyon, diffusion ng charge carriers sa isang inhomogeneous medium, atbp. Upang bigyang-diin ang pagkakaiba sa pagitan ng mga pwersang ito at ng Coulomb interaction forces, kaugalian na tukuyin ang mga ito sa pamamagitan ng termino pwersa sa labas. Ang mga aparato kung saan gumagalaw ang mga libreng singil sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa ay tinatawag kasalukuyang mga mapagkukunan. Kabilang dito ang mga electromagnetic generator, thermoelectric generator, at solar panel. Ang isang hiwalay na grupo ay binubuo ng mga kemikal na pinagmumulan ng kuryente: mga galvanic cell, mga baterya at mga fuel cell.

Ang pagkilos ng mga panlabas na pwersa ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng pagpapakilala ng konsepto ng lakas ng larangan ng mga panlabas na pwersa: .

Ang gawain ng mga panlabas na pwersa upang ilipat ang singil q sa site dl maaaring ipahayag tulad ng sumusunod:

kasama ang buong haba ng seksyon l:

. (56.1)

Ang halaga na katumbas ng ratio ng gawaing ginawa ng mga panlabas na puwersa upang ilipat ang isang singil sa singil na ito ay tinatawag puwersang electromotive(EMF):

. (56.2)

Sa isang konduktor kung saan dumadaloy ang kasalukuyang, ang lakas ng patlang ng kuryente ay ang kabuuan ng mga lakas ng patlang ng mga puwersa ng Coulomb at mga panlabas na puwersa:

Pagkatapos para sa kasalukuyang density maaari naming isulat

Palitan natin ang mga vector ng kanilang mga projection sa direksyon ng closed loop at i-multiply ang magkabilang panig ng equation sa pamamagitan ng dl:

Nang magawa ang pagpapalit , , binabawasan namin ang nagresultang equation sa form

Isinasama namin ang nagresultang expression sa haba ng electrical circuit:

Ang integral sa kaliwang bahagi ng equation ay kumakatawan sa paglaban R seksyon 1-2. Sa kanang bahagi ng equation, ang halaga ng unang integral ay katumbas ng numero sa gawain ng mga puwersa ng Coulomb upang ilipat ang isang yunit ng singil mula sa punto 1 hanggang sa punto 2 - ito ang potensyal na pagkakaiba. Ang halaga ng pangalawang integral ay katumbas ng numero sa gawain ng mga panlabas na puwersa upang ilipat ang isang yunit ng singil mula sa punto 2 hanggang punto 1 - ito ay electromotive force. Alinsunod dito, ang equation (56.3) ay binawasan sa anyo

Magnitude IR, katumbas ng produkto ng kasalukuyang lakas at ang paglaban ng seksyon ng circuit, ay tinatawag pagbaba ng boltahe sa isang seksyon ng kadena. Pagbaba ng boltahe ay katumbas ng bilang sa gawaing ginawa kapag inililipat ang isang yunit ng singil sa pamamagitan ng mga panlabas na puwersa at mga puwersa ng patlang ng kuryente (Coulomb).

Ang seksyon ng circuit na naglalaman ng EMF ay tinatawag na isang hindi unipormeng seksyon. Nahanap namin ang kasalukuyang lakas sa naturang seksyon mula sa formula (56.4):

Isinasaalang-alang na ang kasalukuyang mapagkukunan ay maaaring konektado sa isang seksyon ng circuit sa dalawang paraan, pinapalitan namin ang sign sa harap ng EMF ng "±":

Ang pagpapahayag (56.5) ay Batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng isang chain. Ang mga palatandaan na "+" o "-" ay isinasaalang-alang kung paano naiimpluwensyahan ng mga panlabas na puwersa ang daloy ng kasalukuyang sa ipinahiwatig na direksyon: itinataguyod o hinahadlangan nila (Larawan 56.2).

Kung ang isang seksyon ng circuit ay hindi naglalaman ng isang EMF, i.e. ito ay homogenous, pagkatapos ay mula sa formula (56.5) ito ay sumusunod na

Mula sa formula (56.5) ito ay sumusunod

saan IR- pagbaba ng boltahe sa panlabas na seksyon ng circuit, Ir- pagbaba ng boltahe sa panloob na seksyon ng circuit.

Kaya naman, Ang emf ng kasalukuyang pinagmulan ay katumbas ng kabuuan ng mga pagbaba ng boltahe sa panlabas at panloob na mga seksyon ng circuit.

Ang kasalukuyang lakas sa isang homogenous na seksyon ng circuit ay direktang proporsyonal sa boltahe sa isang pare-pareho ang paglaban ng seksyon at inversely proporsyonal sa paglaban ng seksyon sa isang pare-pareho ang boltahe.

saanU - boltahe sa lugar, R- paglaban ng lugar.

Batas ng Ohm para sa isang arbitrary na seksyon ng isang circuit na naglalaman ng isang direktang kasalukuyang pinagmulan.

saanφ 1 - φ 2 + ε = U boltahe sa isang partikular na seksyon ng circuit,R - electrical resistance ng isang ibinigay na seksyon ng circuit.

Batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit.

Ang kasalukuyang lakas sa isang kumpletong circuit ay katumbas ng ratio ng electromotive force ng pinagmulan sa kabuuan ng mga resistensya ng panlabas at panloob na mga seksyon ng circuit.

saanR - electrical resistance ng panlabas na seksyon ng circuit,r - electrical resistance ng panloob na seksyon ng circuit.

Short circuit.

Mula sa batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit ay sumusunod na ang kasalukuyang lakas sa isang circuit na may ibinigay na kasalukuyang pinagmumulan ay nakasalalay lamang sa paglaban ng panlabas na circuit R.

Kung ang isang konduktor na may resistensyang R ay konektado sa mga pole ng kasalukuyang pinagmumulan<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.

Ang electrical resistance (R) ay isang pisikal na dami ayon sa bilang na katumbas ng ratio
boltahe sa mga dulo ng konduktor sa kasalukuyang dumadaan sa konduktor.
Ang halaga ng paglaban para sa isang seksyon ng isang circuit ay maaaring matukoy mula sa formula ng batas ng Ohm para sa isang seksyon ng isang circuit.

Gayunpaman, ang paglaban ng isang konduktor ay hindi nakasalalay sa kasalukuyang sa circuit at boltahe, ngunit natutukoy lamang sa pamamagitan ng hugis, sukat at materyal ng konduktor.

kung saan ang l ay ang haba ng konduktor (m), ang S ay ang cross-sectional area (sq.m),
r (ro) - resistivity (Ohm m).

Resistivity

Ipinapakita ang paglaban ng isang konduktor na gawa sa isang partikular na sangkap,
1 m ang haba at may cross section na 1 sq.

SI unit ng resistivity: 1 ohm m

Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang kapal ng mga wire ay makabuluhang mas mababa sa 1 sq.
Samakatuwid, ang isang non-system unit ng pagsukat ng resistivity ay mas madalas na ginagamit:

System resistance unit sa SI:

Ang paglaban ng isang konduktor ay 1 Ohm kung, na may potensyal na pagkakaiba sa mga dulo nito na 1 V,
isang agos ng 1 A ang dumadaloy dito.

Ang dahilan para sa pagkakaroon ng paglaban sa isang konduktor ay ang pakikipag-ugnayan ng mga gumagalaw na electron na may mga ions ng kristal na sala-sala ng konduktor. Dahil sa pagkakaiba sa istraktura ng kritikal na sala-sala para sa mga conductor na gawa sa iba't ibang mga sangkap, ang kanilang mga resistensya ay naiiba sa bawat isa.

N39

Mga serial at parallel na koneksyon sa electrical engineering - dalawang pangunahing paraan ng pagkonekta ng mga elemento ng isang electrical circuit. Sa isang serye na koneksyon, ang lahat ng mga elemento ay konektado sa isa't isa sa paraang ang seksyon ng circuit na kinabibilangan ng mga ito ay walang isang solong node. Sa isang parallel na koneksyon, ang lahat ng mga elemento na kasama sa chain ay pinagsama ng dalawang node at walang koneksyon sa iba pang mga node, maliban kung ito ay sumasalungat sa kundisyon.

Kapag ang mga konduktor ay konektado sa serye, ang kasalukuyang sa lahat ng mga konduktor ay pareho.

Sa isang parallel na koneksyon, ang pagbaba ng boltahe sa pagitan ng dalawang node na nagkokonekta sa mga elemento ng circuit ay pareho para sa lahat ng mga elemento. Sa kasong ito, ang katumbas na halaga ng kabuuang pagtutol ng circuit ay katumbas ng kabuuan ng mga katumbas na halaga ng mga resistensya ng parallel-connected conductors.

Kapag ang mga konduktor ay konektado sa serye, ang kasalukuyang lakas sa anumang bahagi ng circuit ay pareho:

Ang kabuuang boltahe sa circuit sa isang serye na koneksyon, o ang boltahe sa mga pole ng kasalukuyang pinagmulan, ay katumbas ng kabuuan ng mga boltahe sa mga indibidwal na seksyon ng circuit:

N40

Electromotive force Ang (EMF) ay isang scalar na pisikal na dami na nagpapakilala sa gawain ng mga panlabas (di-potensyal) na pwersa sa direkta o alternating kasalukuyang mga mapagkukunan. Sa isang closed conducting circuit, ang EMF ay katumbas ng gawain ng mga puwersang ito upang ilipat ang isang positibong singil sa kahabaan ng circuit.

Ang EMF ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng lakas ng patlang ng kuryente ng mga panlabas na puwersa (). Sa isang closed loop () kung gayon ang EMF ay magiging katumbas ng:

, nasaan ang elemento ng haba ng tabas.

Ang EMF, tulad ng boltahe, ay sinusukat sa volts. Maaari nating pag-usapan ang tungkol sa electromotive force sa anumang bahagi ng circuit. Ito ang tiyak na gawain ng mga panlabas na puwersa hindi sa buong circuit, ngunit sa isang partikular na lugar. Ang EMF ng isang galvanic cell ay ang gawain ng mga panlabas na puwersa kapag naglilipat ng isang positibong singil sa loob ng elemento mula sa isang poste patungo sa isa pa. Ang gawain ng mga panlabas na puwersa ay hindi maaaring ipahayag sa pamamagitan ng isang potensyal na pagkakaiba, dahil ang mga panlabas na puwersa ay hindi potensyal at ang kanilang trabaho ay nakasalalay sa hugis ng tilapon. Kaya, halimbawa, ang gawain ng mga panlabas na puwersa kapag ang paglipat ng isang singil sa pagitan ng kasalukuyang mga terminal sa labas ng pinagmulan mismo ay zero.

[baguhin] Induction emf

Ang sanhi ng electromotive force ay maaaring isang pagbabago sa magnetic field sa nakapalibot na espasyo. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na electromagnetic induction. Ang magnitude ng sapilitan emf sa circuit ay tinutukoy ng expression

kung saan ay ang magnetic field flux sa pamamagitan ng isang saradong ibabaw bounded sa pamamagitan ng isang contour. Ang sign na "-" bago ang expression ay nagpapakita na ang sapilitan na kasalukuyang nilikha ng sapilitan emf ay pumipigil sa pagbabago sa magnetic flux sa circuit

n41

Ang gawaing ginawa ng isang electric current ay nagpapakita kung gaano karaming trabaho ang ginawa ng electric field kapag naglilipat ng mga singil sa isang konduktor.

Alam ang dalawang formula:
I = q/t ..... at..... U = A/q
Maaari kang makakuha ng isang formula para sa pagkalkula ng gawain ng electric current:

Ang gawaing ginawa ng electric current ay katumbas ng produkto ng kasalukuyang at boltahe
at para sa tagal ng kasalukuyang daloy sa circuit.

Yunit ng pagsukat ng electric current work sa SI system:
[A] = 1 J = 1A. B. c

Ang kapangyarihan ng isang electric current ay nagpapakita ng gawaing ginawa ng kasalukuyang bawat yunit ng oras.
at katumbas ng ratio ng gawaing ginawa sa panahon kung kailan ginawa ang gawaing ito.

(Ang kapangyarihan sa mekanika ay karaniwang tinutukoy ng titik N, sa electrical engineering - ang sulat R)
kasi A = IUt, kung gayon ang kapangyarihan ng electric current ay katumbas ng:

Yunit ng electric current power sa SI system:

[P] = 1 W (watt) = 1 A. B

N42

Semiconductor- isang materyal na, sa mga tuntunin ng tiyak na kondaktibiti nito, ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng mga interconductor at dielectrics at naiiba sa mga konduktor sa malakas na pag-asa ng tiyak na kondaktibiti sa konsentrasyon ng mga impurities, temperatura at pagkakalantad sa iba't ibang uri ng radiation. Ang pangunahing pag-aari ng isang semiconductor ay isang pagtaas sa electrical conductivity na may pagtaas ng temperatura.

Ang mga semiconductor ay mga sangkap na ang band gap ay nasa pagkakasunud-sunod ng ilang electron volts (eV). Halimbawa, ang isang brilyante ay maaaring mauri bilang malawak na bandgap semiconductors, at indium arsenide - sa makitid na agwat. Kasama sa mga semiconductor ang maraming elemento ng kemikal (germanium, silikon, selenium, tellurium, arsenic at iba pa), isang malaking bilang ng mga haluang metal at mga compound ng kemikal (gallium arsenide, atbp.). Halos lahat ng mga di-organikong sangkap sa mundo sa paligid natin ay mga semiconductor. Ang pinakakaraniwang semiconductor sa kalikasan ay silikon, na bumubuo ng halos 30% ng crust ng lupa.

Depende sa kung ang impurity atom ay nagbibigay ng isang electron o nakukuha ito, ang impurity atoms ay tinatawag na donor o acceptor. Ang kalikasan ng karumihan ay maaaring mag-iba depende sa kung aling atom ng kristal na sala-sala ang papalitan nito at kung saang crystallographic na eroplano ito naka-embed.

Ang kondaktibiti ng semiconductors ay lubos na nakadepende sa temperatura. Malapit sa ganap na zero na temperatura, ang mga semiconductor ay may mga katangian ng dielectrics.

N43

Ang mga magnetic phenomena ay kilala sa sinaunang mundo. Ang compass ay naimbento mahigit 4,500 taon na ang nakalilipas. Lumitaw ito sa Europa noong ika-12 siglo AD. Gayunpaman, noong ika-19 na siglo lamang natuklasan ang koneksyon sa pagitan ng kuryente at magnetism at ang ideya ng magnetic field .

Ang mga unang eksperimento (na isinagawa noong 1820) na nagpakita na mayroong malalim na koneksyon sa pagitan ng mga electrical at magnetic phenomena ay ang mga eksperimento ng Danish physicist na si H. Oersted. Ipinakita ng mga eksperimentong ito na ang isang magnetic needle na matatagpuan malapit sa isang conductor na nagdadala ng kasalukuyang ay inaaksyunan ng mga puwersang may posibilidad na paikutin ito. Sa parehong taon, ang Pranses na pisiko na si A. Ampere ay naobserbahan ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng dalawang konduktor na may mga alon at itinatag ang batas ng pakikipag-ugnayan ng mga alon.

Ayon sa mga modernong konsepto, ang mga kasalukuyang nagdadala ng conductor ay nagsasagawa ng puwersa sa isa't isa hindi direkta, ngunit sa pamamagitan ng mga magnetic field na nakapaligid sa kanila.

Ang mga pinagmumulan ng magnetic field ay gumagalaw mga singil sa kuryente (agos). Lumilitaw ang isang magnetic field sa espasyong nakapalibot sa mga conductor na nagdadala ng kasalukuyang, tulad ng isang electric field na lumilitaw sa espasyong nakapalibot sa mga nakatigil na singil sa kuryente. Ang magnetic field ng mga permanenteng magnet ay nilikha din ng mga electric microcurrents na umiikot sa loob ng mga molecule ng isang substance (Ampere's hypothesis).

Sinubukan ng mga siyentipiko noong ika-19 na siglo na lumikha ng isang teorya ng magnetic field sa pamamagitan ng pagkakatulad sa electrostatics, na ipinakilala ang tinatawag na magnetic charges dalawang palatandaan (halimbawa, hilaga N at timog S pole ng magnetic needle). Gayunpaman, ipinapakita ng karanasan na ang mga nakahiwalay na magnetic charge ay hindi umiiral.

Ang magnetic field ng mga alon ay sa panimula ay naiiba mula sa electric field. Ang isang magnetic field, hindi tulad ng isang electric field, ay may epekto ng puwersa lamang sa paglipat ng mga singil (currents).

Upang ilarawan ang magnetic field, kinakailangan upang ipakilala ang isang katangian ng lakas ng patlang na katulad ng vector ng lakas ng patlang ng kuryente. Ang katangiang ito ay magnetic induction vector na tumutukoy sa mga puwersang kumikilos sa mga alon o gumagalaw na singil sa isang magnetic field.

Para sa positibo direksyon ng vector ang direksyon ay kinuha mula sa south pole S hanggang sa north pole N ng magnetic needle, malayang naka-orient sa magnetic field. Kaya, sa pamamagitan ng pag-aaral sa magnetic field na nilikha ng isang kasalukuyang o isang permanenteng magnet gamit ang isang maliit na magnetic needle, posible upang matukoy ang direksyon ng vector sa bawat punto sa espasyo.Ang ganitong pananaliksik ay nagpapahintulot sa amin na mailarawan ang spatial na istraktura ng magnetic field. . Katulad ng mga linya ng puwersa sa electrostatics, ang isa ay maaaring bumuo mga linya ng magnetic induction , sa bawat punto kung saan ang vector ay nakadirekta sa isang padaplis.

N44

Mula sa batas ng Ampere ay sumusunod na ang mga parallel na conductor na may mga electric current na dumadaloy sa isang direksyon ay umaakit, at sa magkasalungat na direksyon sila ay nagtataboy. Ang batas ng Ampere ay ang batas din na tumutukoy sa puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang maliit na bahagi ng isang konduktor na nagdadala ng kasalukuyang. Ang expression para sa puwersa kung saan kumikilos ang magnetic field sa isang volume element ng isang conductor na may kasalukuyang density na matatagpuan sa isang magnetic field na may induction , sa International System of Units (SI) ay may anyo:

Kung ang kasalukuyang dumadaloy sa isang manipis na konduktor, kung gayon , nasaan ang "elemento ng haba" ng konduktor - isang vector na katumbas ng magnitude at tumutugma sa direksyon sa kasalukuyang. Pagkatapos ang nakaraang pagkakapantay-pantay ay maaaring muling isulat tulad ng sumusunod:

Ang direksyon ng puwersa ay tinutukoy ng panuntunan para sa pagkalkula ng produkto ng vector, na maginhawang tandaan gamit ang kaliwang tuntunin.

Ang ampere force modulus ay matatagpuan gamit ang formula:

kung saan ang anggulo sa pagitan ng magnetic induction at kasalukuyang mga vectors.

Ang puwersa ay pinakamataas kapag ang elemento ng konduktor na may kasalukuyang ay matatagpuan patayo sa mga linya ng magnetic induction ():

N45

Isaalang-alang natin ang isang kasalukuyang-carrying circuit na nabuo sa pamamagitan ng mga fixed wire at isang movable jumper na may haba na dumudulas sa kanila. l(Larawan 2.17). Ang circuit na ito ay nasa isang panlabas na unipormeng magnetic field na patayo sa eroplano ng circuit. Gamit ang kasalukuyang direksyon na ipinapakita sa figure ako, ang vector ay codirectional na may .

Bawat kasalukuyang elemento ako(movable wire) haba l Ang puwersa ng Ampere ay kumikilos sa kanan:

Hayaan ang konduktor l lilipat parallel sa sarili sa malayo d x. Gagawin nito ang sumusunod:

(2.9.1)

Trabaho , na ginagawa ng isang kasalukuyang nagdadala ng conductor kapag gumagalaw, ayon sa numero katumbas ng produkto ng kasalukuyang at magnetic flux, tinawid ng konduktor na ito.

Ang formula ay nananatiling wasto kung ang isang konduktor ng anumang hugis ay gumagalaw sa anumang anggulo sa mga linya ng magnetic induction vector.

Lorentz force

Ang puwersang ginagawa ng isang magnetic field sa isang gumagalaw na particle na may kuryente.

kung saan ang q ay ang singil ng butil;
V - bilis ng pagsingil;
B - magnetic field induction;
a ay ang anggulo sa pagitan ng charge velocity vector at ng magnetic induction vector.

Natutukoy ang direksyon ng puwersa ng Lorentz Sa pamamagitan ngpanuntunan sa kaliwang kamay:

Kung ilalagay mo ang iyong kaliwang kamay upang ang bahagi ng induction vector na patayo sa bilis ay pumasok sa palad, at ang apat na daliri ay matatagpuan sa direksyon ng bilis ng paggalaw ng positibong singil (o laban sa direksyon ng bilis ng negatibong singil), pagkatapos ay ipahiwatig ng nakatungo na hinlalaki ang direksyon ng puwersa ng Lorentz

Dahil ang puwersa ng Lorentz ay palaging patayo sa bilis ng singil, hindi ito gumagana (iyon ay, hindi nito binabago ang halaga ng bilis ng pagsingil at ang kinetic energy nito).

Kung ang isang sisingilin na particle ay gumagalaw nang kahanay sa mga linya ng magnetic field, kung gayon ang Fl = 0, at ang singil sa magnetic field ay gumagalaw nang pare-pareho at rectilinearly.

Kung ang isang sisingilin na particle ay gumagalaw patayo sa mga linya ng magnetic field, kung gayon ang puwersa ng Lorentz ay centripetal

at lumilikha ng isang centripetal acceleration na katumbas ng

Sa kasong ito, ang butil ay gumagalaw sa isang bilog.

Ayon sa ikalawang batas ni Newton: ang puwersa ng Lorentz ay katumbas ng produkto ng masa ng particle at ang centripetal acceleration

pagkatapos ay ang radius ng bilog

at ang panahon ng charge revolution sa isang magnetic field ay

Dahil ang electric current ay kumakatawan sa iniutos na paggalaw ng mga singil, ang pagkilos ng isang magnetic field sa isang konduktor na may kasalukuyang ay ang resulta ng pagkilos nito sa mga indibidwal na gumagalaw na singil.

MAGNETIC PROPERTIES NG SUBSTANCE

Ang mga magnetic na katangian ng bagay ay ipinaliwanag ayon sa hypothesis ng Ampere sa pamamagitan ng mga saradong alon na nagpapalipat-lipat sa loob ng anumang sangkap:

Sa loob ng mga atomo, dahil sa paggalaw ng mga electron sa mga orbit, may mga elementarya na electric current na lumilikha ng elementarya na magnetic field.
kaya naman:
1. kung ang sangkap ay walang magnetic properties, ang elementarya magnetic field ay unoriented (dahil sa thermal motion);

2. kung ang isang substance ay may magnetic properties, ang elementarya na magnetic field ay pantay na nakadirekta (oriented) at ang sariling internal magnetic field ng substance ay nabuo.

Electromagnetic induction- ang kababalaghan ng paglitaw ng electric current sa isang closed circuit kapag nagbabago ang magnetic flux na dumadaan dito.

Ang electromagnetic induction ay natuklasan ni Michael Faraday noong Agosto 29 [ hindi tinukoy ang pinagmulan 253 araw] 1831. Natuklasan niya na ang electromotive force na nagmumula sa isang closed conducting circuit ay proporsyonal sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw na nakatali sa circuit na ito. Ang magnitude ng electromotive force (EMF) ay hindi nakasalalay sa kung ano ang nagiging sanhi ng pagbabago ng pagkilos ng bagay - isang pagbabago sa magnetic field mismo o ang paggalaw ng circuit (o bahagi nito) sa magnetic field. Ang electric current na dulot ng emf na ito ay tinatawag na induced current.

Ayon sa batas ng electromagnetic induction ng Faraday, kapag ang magnetic flux na dumadaan sa isang electrical circuit ay nagbabago, ang isang kasalukuyang tinatawag na induction ay nasasabik dito. Ang magnitude ng electromotive force na responsable para sa kasalukuyang ito ay tinutukoy ng equation:

kung saan ang minus sign ay nangangahulugan na ang sapilitan emf ay kumikilos sa paraang pinipigilan ng sapilitan na kasalukuyang ang pagbabago sa flux. Ang katotohanang ito ay makikita sa pamumuno ni Lenz.

N48

Sa ngayon ay isinasaalang-alang namin ang pagbabago ng mga magnetic field nang hindi binibigyang pansin kung ano ang kanilang pinagmulan. Sa pagsasagawa, ang mga magnetic field ay kadalasang nilikha gamit ang iba't ibang uri ng solenoids, i.e. multi-turn circuit na may kasalukuyang.

Mayroong dalawang posibleng kaso dito: kapag ang kasalukuyang sa circuit ay nagbabago, ang magnetic flux ay nagbabago: a ) ang parehong circuit ; b ) katabing circuit.

Ang sapilitan emf na nagmumula sa circuit mismo ay tinatawag Self-induced emf, at ang kababalaghan mismo - pagtatalaga sa sarili.

Kung ang sapilitan na emf ay nangyayari sa katabing circuit, pagkatapos ay pinag-uusapan nila ang hindi pangkaraniwang bagay mutual induction.

Malinaw na ang likas na katangian ng hindi pangkaraniwang bagay ay pareho, ngunit iba't ibang mga pangalan ang ginagamit upang bigyang-diin ang lugar kung saan nangyayari ang sapilitan na emf.

Kababalaghan ng self-induction natuklasan ng Amerikanong siyentipiko na si J. Henry.

Ayon sa batas ng electromagnetic induction

Pero ΔФ=LΔI, kaya:

N49

Ang isang de-koryenteng motor ay isang aparato lamang para sa mahusay na pag-convert ng elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya.

Ang batayan ng pagbabagong ito ay magnetismo. Ang mga de-koryenteng motor ay gumagamit ng mga permanenteng magnet at electromagnet at ginagamit din ang mga magnetic na katangian ng iba't ibang mga materyales upang lumikha ng mga kamangha-manghang mga aparatong ito.

Mayroong ilang mga uri ng mga de-koryenteng motor. Tandaan natin ang dalawang pangunahing klase: AC at DC.

Ang mga de-koryenteng motor na klase ng AC (Alternating Current) ay nangangailangan ng alternating current o pinagmumulan ng boltahe para gumana (maaari kang makakita ng ganoong source sa anumang saksakan ng kuryente sa bahay).

Ang mga de-koryenteng motor ng klase ng DC (Direct Current) ay nangangailangan ng pinagmumulan ng direktang kasalukuyang o boltahe upang gumana (maaari kang makahanap ng ganoong mapagkukunan sa anumang baterya).

Ang mga unibersal na motor ay maaaring paandarin ng anumang uri ng pinagmulan.

Hindi lamang ang mga disenyo ng mga motor ay naiiba, ang mga pamamaraan para sa pagkontrol ng bilis at metalikang kuwintas ay iba, kahit na ang prinsipyo ng conversion ng enerhiya ay pareho para sa lahat ng mga uri.

Electromotive force.

Batas ng Ohm para sa isang closed circuit at isang hindi pare-parehong seksyon ng circuit.

Ang batas ng Ohm para sa isang closed circuit ay nagsasabi na. Ang halaga ng kasalukuyang sa isang closed circuit, na binubuo ng isang kasalukuyang pinagmumulan na may panloob na pagtutol, pati na rin ang isang panlabas na paglaban ng pagkarga. Magiging katumbas ng ratio ng electromotive force ng pinagmulan sa kabuuan ng panlabas at panloob na mga pagtutol.

Batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng isang circuit

Upang malaman kung ano ang nakasalalay sa kasalukuyang lakas sa mga lugar na ito, kinakailangan upang linawin ang konsepto ng boltahe.

kanin. 1

Isaalang-alang muna natin ang isang homogenous na seksyon ng chain (Larawan 1, a). Sa kasong ito, ang gawain ng paglipat ng singil ay ginagawa lamang ng mga puwersa ng isang nakatigil na electric field, at ang seksyong ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng potensyal na pagkakaiba Δφ. Potensyal na pagkakaiba sa mga dulo ng seksyon , kung saan ang AK ay ang gawaing ginawa ng mga puwersa ng isang nakatigil na electric field. Ang hindi homogenous na seksyon ng circuit (Larawan 1, b) ay naglalaman, sa kaibahan sa homogenous na seksyon, isang mapagkukunan ng EMF, at ang gawain ng mga puwersa ng electrostatic field sa seksyong ito ay idinagdag sa gawain ng mga panlabas na puwersa. Sa pamamagitan ng kahulugan, , kung saan ang q ay ang positibong singil na gumagalaw sa pagitan ng alinmang dalawang puntos sa kadena; — potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga punto sa simula at dulo ng seksyon na isinasaalang-alang; . Pagkatapos ay pinag-uusapan nila ang tungkol sa tensyon para sa tensyon: Estatic. e. n. = Ee/stat. n. + Estor. Ang boltahe U sa isang seksyon ng isang circuit ay isang pisikal na scalar na dami na katumbas ng kabuuang gawain ng mga panlabas na pwersa at electrostatic field forces upang ilipat ang isang positibong singil sa seksyong ito:

Ang batas ng Ohm para sa isang hindi pantay na seksyon ng isang chain ay may anyo:

kung saan ang R ay ang kabuuang paglaban ng hindi homogenous na seksyon.

Mga tuntunin ni Kiekhoff.

Trabaho at kasalukuyang kapangyarihan. Thermal na epekto ng kasalukuyang. Batas ng Joule-Lenz.

Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa isang homogenous na seksyon ng circuit, gumagana ang electric field. Sa oras na Δ t, isang singil Δ q = I Δ t ang dumadaloy sa circuit. Gumagana ang electric field sa isang napiling lugar

Ang kapangyarihan ng electric current ay katumbas ng ratio ng kasalukuyang gawain Δ A sa agwat ng oras Δ t kung saan isinagawa ang gawaing ito:

Ang gawain ng isang electric current sa SI ay ipinahayag sa joules (J), kapangyarihan - sa watts (W).

Isaalang-alang natin ngayon ang isang kumpletong direktang kasalukuyang circuit, na binubuo ng isang mapagkukunan na may isang electromotive na puwersa at panloob na pagtutol r at isang panlabas na homogenous na seksyon na may resistensya R. Ang batas ng Ohm para sa isang kumpletong circuit ay nakasulat bilang

Ang unang termino sa kaliwang bahagi Δ Q = R I 2 Δ t ay ang init na inilabas sa panlabas na seksyon ng circuit sa oras na Δ t, ang pangalawang termino Δ Q source = r I 2 Δ t ay ang init na inilabas sa loob ng pinagmulan sa parehong oras.

Ang expression na I Δ t ay katumbas ng gawain ng mga panlabas na puwersa Δ A st na kumikilos sa loob ng pinagmulan.

Kapag ang electric current ay dumadaloy sa isang closed circuit, ang gawain ng mga panlabas na pwersa Δ Ang isang sining ay na-convert sa init na inilabas sa panlabas na circuit (Δ Q) at sa loob ng pinagmulan (Δ Q source).

Δ Q + Δ Q pinagmulan = Δ A st = I Δ t

Dapat tandaan na ang ratio na ito ay hindi kasama ang gawain ng electric field. Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa isang closed circuit, ang electric field ay hindi gumagawa ng anumang trabaho; kaya lang ang init ay nagagawa lamang ng mga panlabas na puwersa, kumikilos sa loob ng pinagmulan. Ang papel ng electric field ay nabawasan sa muling pamamahagi ng init sa pagitan ng iba't ibang mga seksyon ng circuit.

Ang panlabas na circuit ay maaaring hindi lamang isang konduktor na may paglaban sa R, kundi pati na rin ang ilang aparato na kumonsumo ng kapangyarihan, halimbawa, isang DC motor. Sa kasong ito, ang R ay dapat na maunawaan bilang katumbas na paglaban sa pagkarga. Ang enerhiya na inilabas sa panlabas na circuit ay maaaring bahagyang o ganap na ma-convert hindi lamang sa init, kundi pati na rin sa iba pang mga uri ng enerhiya, halimbawa, sa mekanikal na gawain na ginagawa ng isang de-koryenteng motor. Samakatuwid, ang tanong ng paggamit ng enerhiya ng isang kasalukuyang mapagkukunan ay may malaking praktikal na kahalagahan.