Electrostatică și DC
Legea lui Ohm pentru porțiunea de lanț neuniforma.
Pentru apariția unui conductor de curent electric necesar să existe în interiorul câmpului electric conductor, al cărui semn este prezența diferenței de potențial peste capetele conductorului.
Creați un câmp electric în circuitul electric poate fi realizată prin taxe existente în acesta. Este suficient să se împartă taxele de semne opuse, concentrate într-un singur loc în exces lanț sarcină pozitivă în celălalt - negativ (pentru a crea un câmp vizibil suficient pentru a împărți o parte neglijabilă a taxei).
Separarea taxelor opuse nu poate fi realizată forța electrostatică (Coulomb) interacțiuni, deoarece aceste forțe sunt nu numai că nu separate, ci mai degrabă tind să combine taxele de semne opuse, ceea ce duce inevitabil la egalizarea potențialelor și câmpuri de dispariție în conductoarele. Separarea taxelor opuse în circuitul electric poate fi efectuată numai forțele de origine non-electrice.
Forța de separare a taxelor într-un circuit electric, de a crea un câmp electrostatic, numit lateral.
Dispozitivele care operează forțe exterioare, numite surse de curent.
Natura forțelor externe pot fi diferite. Unele surse ale acestor forțe cauzate de procese chimice (celule galvanice), în altele - de difuzie a purtătorilor de sarcină și efecte de contact (EMF) de contact, în al treilea - prezența unui câmp electric solenoidali (generator electric), etc. Forțele externe care acționează asupra tarifelor numai în sursele de curent, și, în cazul în care acestea sunt fie pe tarifele de rută întregi prin sursa, sau în unele zone. În acest sens, vorbesc despre sursele distribuite și lumped de forțe exterioare. Un exemplu de o sursă de distribuit forțe străine pot servi ca un generator electric - în ea, aceste forțe acționează pe toată lungimea înfășurării armăturii; Exemplu sursă catalogheaza forțe străine pot servi ca element galvanic - în ea, aceste forțe acționează numai într-un strat foarte subțire adiacent electrozilor.
Deoarece terțul acționează numai la sursă, și electrostatic - și în sursa și într-un circuit extern, lanțurile sunt în toate domeniile în care taxele sunt simultan și terțe părți și forțe electrostatice. porțiune de circuit, în care taxele sunt singurele forțe electrostatice este numit, după cum sa menționat deja, omogenă. Porțiune, în care sarcinile sunt simultan și forțele electrostatice și exterioare, numite neuniforma. Cu alte cuvinte, secțiunea non-uniformă - o secțiune care conține sursa de curent.
Când mutați taxele pe astfel de site terță parte și forțele electrostatice efectuează muncă. Activitatea forțelor externe caracterizează forța electromotoare (CEM pentru scurt).
electromotoare la această porțiune de circuit este numit scalar 1-2 cantitate fizică este numeric egală cu lucrul mecanic efectuat de forțele străine atunci când se deplasează unitatea, taxa punct pozitiv de la punctul 1 la punctul 2
forțe electrostatice de lucru caracterizează diferența de potențial.
Diferența de potențial între punctele 1 și 2, un circuit electric se numește o cantitate fizică scalară, care este numeric egal cu lucrul mecanic efectuat de către forțele electrostatice atunci când se deplasează unitatea, taxa punct pozitiv de la punctul 1 la punctul 2
Lucrați împreună în afara și forțelor electrostatice de la această porțiune a lanțului de tensiune caracterizează.
Tensiunea la locul de 1-2 numita cantitate fizică, care este numeric egală cu suma algebrică a lucrărilor efectuate de către forțele electrostatice și externe atunci când se deplasează unitatea, o taxa de punct pozitiv al tochku2 tochki1v.
Sau, cu alte cuvinte.
În cazul în care rezistența secțiunii neomogenă 1-2 și curent același curge prin ea I. apoi, folosind legea de conservare a energiei se poate obține legea lui Ohm pentru subcircuit neomogene.
În cazul în care curentul staționar în circuit, calea circuitului este staționară, iar temperatura ei nu se schimba, singurul rezultat al curentului în această regiune se va încălzi la mediul înconjurător. Activitatea curentă completă, în jos din activitatea forțelor electrostatice și externe, în timpul t este egal cu cantitatea de căldură generată.
Apoi, după reduceri
Prin urmare, - Legea lui Ohm pentru porțiunea de lanț neuniforma sub formă integrată: curentul într-o porțiune de Înălțați electric neuniforma este direct proporțională cu suma algebrică a diferenței de potențial la capetele și FME care acționează la acest site, și invers proporțională cu complot impedanță.
diferența de potențial amperaj și forță electromotoare în această formulă - valoare algebrică. semnul lor depinde de porțiunea de direcție de by-pass. În cazul în care direcția curentă coincide cu direcția de by-pass, atunci acesta este considerat pozitiv. Dacă sursa de curent trimite direcția parcurgeri curent, forța sa de electromotoare este pozitiv. Următorul este un exemplu de înregistrare legea lui Ohm pentru porțiunea de circuit neuniforma prezentată în Fig. 52.
În trecerea de la A la B,
Aceasta este, în cazul în care direcția de by-pass toate cantitățile din legea lui Ohm, schimba semnul.
Astfel, legea lui Ohm pentru o zone omogene și neomogene - una dintre manifestările legii conservării și transformării energiei.
4.5. Consecințele Legea lui Ohm pentru porțiunea de lanț. Neuniforma
Considerăm implicațiile Legii lui Ohm pentru porțiunea de lanț neuniforma.
1. În cazul în care sursa de curent de la această porțiune este offline (12 = 0), atunci vom obține legea lui Ohm pentru porțiunea omogenă,
ceea ce implică faptul că fie.
Tensiunea și diferența de potențial pe o porțiune omogenă a lanțului sunt egale.
unde - rezistența totală a circuitului. - rezistența porțiunii circuit exterior, - rezistența internă a porțiunii de circuit (sursa de curent).
Curentul în circuit închis este direct proporțională cu FME și invers proporțională cu impedanța circuitului - legea lui Ohm pentru lanțul complet.
3. Dacă circuitul este deschis, nu există nici un curent (I = 0) IR = 0.
Apoi, adică, EMF egală în mărime și opusă, în semn de diferența de potențial la bornele sursei de curent deschis.
4.6. Puterea în circuitul de curent continuu.
Puterea curentului electric pe o porțiune omogenă a unui circuit cu suficient de rezistență poate fi definită ca raportul dintre activitatea desfășurată de către forțele unui câmp electrostatic pentru deplasarea unui conductor de încărcare în timpul în care se realizează acest lucru:
Astfel, puterea curentului electric pe circuitul proporțională cu pătratul curentului și porțiunea de rezistență.
Dacă luăm în considerare un circuit închis (. Figura 53), se obișnuiește să se ia în considerare două tipuri de putere într-un lanț - complet și util. Chemat putere maximă, care este alocat pentru întregul lanț, care este, atât rezistența externă, și rezistența internă a sursei de alimentare. Apoi, puterea completă poate fi găsită ca produs al pătratul intensitatea curentului în impedanța circuitului:
, și folosind legea lui Ohm pentru un circuit închis, obținem:
Numit de ieșire util, care este eliberat pe rezistența circuitului extern, adică, este, și aplicând din nou legea lui Ohm pentru un circuit închis, obținem.
Coeficientul de performanță (COP) a circuitului închis este raportul dintre puterea utilă pentru a finaliza. Folosind formulele derivate obținem:
Să vedem cât de utile, de putere și eficiență deplină depinde de rezistența circuitului extern. Se vede că puterea totală la maxim și scade odată cu creșterea rezistenței la exterior. Puterea netă la prima crește de la zero la o anumită valoare, iar apoi scade odată cu creșterea. Pentru a afla, la care puterea netă este maximă, este necesar să se echivala cu zero derivatul.
prin urmare, vom obține după anulări
Astfel, în circuitul exterior dezvoltă o putere maximă în condițiile în care rezistența circuitului exterior este egală cu rezistența internă a sursei de alimentare. Rețineți că în această eficiență condiție este de numai 0,5, adică doar jumătate din puterea dezvoltată de o sursă de curent alocată în circuitul extern, iar restul merge la puterea sursei de curent de încălzire.
Fig. 54 prezintă grafic dependența puterii și eficiență completă și utilă pentru circuitul închis de rezistența circuitului exterior.
Savelyev IV Curs de fizica generala: Vol.2. Electricitate. - M. Nauka, 1987. - 432 p.
Detlaf FF Jaworski BM Cursul fizicii: manual. Reduceri pentru școlile tehnice superioare. - M. Nauka, 1989. - 608 p.
1. Câmpul electric în vid ................................................. 4
1.1. Câmpul electromagnetic - un suport de material
interacțiune electromagnetică ..................................... 4
1.2. sarcini electrice ................................................................ 4
1.4. Câmpul electric .................................. 6
1.5. Principiul suprapunerii câmpurilor ........................................... 7
1.6. Calculul câmpurilor electrice pe baza principiului superpoziției ............... 8
1.7. Linii vector intensitate ...................................................... ..10
1.8. Hrană ...................................................... vector intensitate. 11
1.10. Aplicarea teoremei lui Gauss pentru a calcula câmpul electric ............... ..12
1.11. Forțe electrostatice lucrează ............................... 18
1.12. vector Circulation câmp electrostatic .......... 19
1.13. ................................. potențial câmp electrostatic. 20
1.14. Comunicarea între puterea și potențialul polya..21 electrostatic
1.15. Calculul capacității și diferența de potențial într-un câmp electrostatic ... 23
2. Câmpul electric din dielectrici .................................................... 24
2.1. Conductori, izolatori, semiconductori ..................................... 24
2.2. Polarizarea dielectricilor ............................................................ 25
2.4. Cantitățile de relație care caracterizează polarizarea ............. 28
2.5. Câmpul electric din dielectrici ..................................... 29
2.6. vector ....................................... deplasare electric. 30
2.7. Calculul câmpului electric în prezența dielectricilor ........................ 33
2.9. Efectul piezoelectric. Electrostriction .................................. 35
3. Conductorii într-un câmp electric. energie câmp electric ............... .36
3.1. distribuirea de încărcare pe un conductor .................................. 36
3.2. Conductorul într-un câmp electric extern ..................................... 38
3.3. conductori electrici ......................................................... 39 capacitate
3.4. capacitate electrică reciprocă. Condensatori .......................................... 40
3.5. Compus condensatoarele 41 ............................................................
3.6. Sistemul energetic al taxelor de punct fix ................... 42
3.7. Auto-energie a unui conductor încărcat și condensator ............... 43
3.8. energie câmp electric ......................................................... 44
4. Legile DC .................................................................. .45
4.1. Conceptul de curent electric 45 ......................................................
4.2. Legea lui Ohm pentru subcircuit omogene ........................................ 47
4.4. Forța electromotoare, un potențial de tensiune diferență.
Legea lui Ohm pentru subcircuit neuniforma ..................................... 50
4.5. Consecințele Legea lui Ohm pentru lanțul de porțiunea neuniforma .................. ..53
4.6. Puterea în circuitul de curent continuu ................................................ .54