Электричество. Постоянный ток презентация

тока. Сила и плотность тока. Скорость тока. Уравнение непрерывности для плотности тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах. Проводимость. Сопротивление. Удельное сопротивление. Зависимость сопротивления от температуры. Сверхпроводимость. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца.

течет электрический ток, нагревается).
2) Электрический ток производит химическое действие (изменяется химический состав проводника).
3) Электрический ток производит магнитное действие (оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела).

Электрический ток
Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Направление тока
За направление тока принимают направление положительно заряженных частиц.

Электропроводность
Способность тел пропускать через себя электрический ток, называют электропроводностью или электропроводимостью.
Носителями заряда являются либо + или – ионы вещества, либо свободные электроны, поэтому в зависимости от среды, в которой протекает ток, различают соответственно ионную, электронную или смешанную проводимость.

электрической) природы, составляющее вместе с проводником замкнутую цепь, по которой оно возвращает носители заряда в исходное положение. Силы (не электрические), действующие внутри источника, называются сторонними.

Условия существования тока
1) Необходимо наличие в веществе свободных зарядов (такое вещество и называется проводником).
2) Для создания и поддержания упорядоченного движения заряженных частиц необходимо, чтобы на них в определенном направлении действовала сила. Поскольку только электрическое поле способно действовать силой на заряды, то:
Необходимо чтобы внутри проводника существовало электрическое поле.
Наличие же внутри проводника электрического поля означает что:
При наличии в проводнике электрического тока между концами его любого участка существует электрическое напряжение (разность потенциалов).

такой ток, при котором через поперечное сечение проводника в 1 сек проходит заряд в 1 кулон.

Сила тока
Силой тока в проводнике называется скалярная физическая величина, численно равная количеству электричества (заряду), проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени.

Постоянный электрический ток
Если величина и направление тока не меняются с течением времени, то ток называется постоянным током.

Связь между силой тока и скоростью движения электронов в проводнике

проводить электрический ток, и численно равная силе тока, возникающей в проводнике под действием разности потенциалов на его концах в 1 вольт.

Закон Ома (1826)
Для металлов и растворов электролитов сила тока, текущего по однородному проводнику, прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

Георг Симон Ом 1787-1854

Электрическое сопротивление проводника (резистора)
Электрическим сопротивлением проводника называется скалярная физическая величина, характеризующая свойство проводника противодействовать движению в нем электрических зарядов, и обратно пропорциональная проводимости.

Закон Ома для участка цепи Сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

при разности потенциалов на его концах в 1 В сила тока в нем равна 1 А.
Величина, обратно пропорциональная 1 Ом (единица проводимости) называется 1 Сименс.

Зависимость сопротивления от свойств проводника
Сопротивление проводника зависит от материала проводника и его геометрических размеров.

Удельное сопротивление проводника
Удельное сопротивление проводника — скалярная физическая величина, характеризующая электропроводные свойства материала, и численно равная сопротивлению проводника единичной длины и единичного поперечного сечения.

Зависимость сопротивления от температуры
Если при температуре t0 = 0°С удельное сопротивление ρ0, то оказывается, что относительное изменение удельного сопротивления пропорционально изменению температуры.

проводника при изменении температуры на 1 градус. У чистых металлов

Сверх- проводимость (1911)
Ртуть – 4,15 К Y–Ba–Cu–O – 138 К
Жидкий гелий 4.2 К
Жидкий азот 77,4 К

Зависимость сопротивления от температуры
Если при температуре t0 = 0°С удельное сопротивление ρ0, то оказывается, что относительное изменение удельного сопротивления пропорционально изменению температуры.

поперечное сечение проводника, совпадающая по направлению с направлением тока в проводнике, и численно равная току, протекающему через единицу площади сечения.

Уравнение непрерывности для плотности тока

Сила тока равна потоку вектора плотности тока через заданную поверхность.

Линии постоянного тока замкнуты, т. е. они нигде не начинаются и нигде не заканчиваются.

исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Справедлив для изотропных материалов.

σ – удельная проводимость, величина, обратная удельному сопротивлению.

Вольт-амперная характеристика проводника
Зависимость силы тока от разности потенциалов (напряжения) на концах проводника называют его вольт-амперной характеристикой.

Связь со скоростью движения электронов

на напряжение и на время, в течение которого совершалась работа.

Мощность электрического тока
Мощность постоянного тока — работа тока, совершенная за единицу времени — на любом участке цепи выражается произведением силы тока на напряжение между концами участка.

Единица мощности
Мощность в 1 Ватт (Вт) — мощность, выделяемая током в 1 А в проводнике, напряжение между концами которого равно 1 В.

Киловатт-час.
Внесистемная единица работы, совершенная электрическим током мощностью 1000 Вт за время 1 час = 3600 сек.
1 кВт-час = 36⋅105 Вт⋅сек = 36⋅105 Дж

его сопротивлению, квадрату силы тока и времени прохождения тока по проводнику.

Генрих Фридерик Эмиль Ленц 1804-1865

Джеймс Прескотт Джоуль 1818-1889

Закон Джоуля–Ленца в дифференциальной форме

Удельная мощность (на единицу объема проводника с током):

остальных участков, то именно в этом месте выделяется все джоулево тепло.
1) Электронагревательные приборы.
2) Контактная электросварка – для металлов с высоким удельным сопротивлением (никель, тантал, молибден). Все сопротивление – в месте контакта свариваемых изделий, т.к. оно всегда имеет большее сопротивление из-за касания на относительно небольших участках поверхности.
3) Лампочка накаливания. Лодыгин (Петербург, 1872) – угольный стержень между 2 медными проводами внутри стеклянного шарика с откаченным воздухом. Эдисон (1879) – обугленная нить бамбука и лучший вакуум.
Лодыгин (1890) – вольфрамовая нить.
Чем больше температура нити, тем больше света. В первых 1500-1600°С, у современных 2400°С (t плавления вольфрама 3370°С).
4) Плавкие предохранители.