Постійний струм

1. Постійний струм

Лекція 4

2.

Електричним струмом
називаєтьсяузгоджений рух електричних
зарядів.
Постійним струмом
називають струм, в якому за довільні рівні
проміжки часу передається одна і та ж
сама кількість зарядів.
Якщо ця умова не виконується, струм
називається змінним.

3.

Силою струму називають кількість зарядів, яка
переноситься за одиницю часу.
q q
I
t t
Вимірюється сила струму в амперах [I ]= A(ампер)
Густина струму – фізична величина, що визначається силою
струму через одиницю поперечного перерізу провідника
перпендикулярного до напрямку струму.
j
I
S
Густина струму є локальною (диференціальною) характеристикою
струму, величиною векторною, яка має напрямок швидкості руху
носіїв струму в досліджуваній точці провідника
j enV
dl
V
де e- заряд носія струму; n - концентрація носіїв;
dt
модуль швидкості узгодженого руху електричних зарядів носіїв
струму

4.

Струм в металічних провідниках досліджував Ампер. Він встановив,
що сила струму в провіднику прямо пропорційна різниці потенціалів
1 2
I
на його кінцях і залежить від природи провідника
R
Електричний опір (R) провідника характеризує здатність провідника
противитись проходженню струму. Опір провідника залежить від
:
1
природи провідника та його геометричних розмірів: R
S
Фізична величина, що дорівнює добутку електричного струму на опір
провідника і обумовлена проходженням струму провідника, дорівнює
роботі всіх факторів, що призводять до створення струму в
gровіднику з переносу одиничного додатного заряду зветься
напругою (падінням напруги, падінням потенціалу):
A
U IR
q

5. Закон Ома для ділянки кола

сила струму в провіднику прямо пропорційна різниці
потенціалів на його кінцях і обернено пропорційна
опору провідника
I
1 2
R
на однорідній ділянці кола в провіднику напруга
(падіння потенціалу, падіння напруги) дорівнює
різниці потенціалів на його кінцях:
IR 1 2

6.

Повним електричним колом називається
замкнене електричне коло, що має в своєму
складі джерело струму, яке характеризується
ЕРС .
Сили, що роз’єднують електричні заряди і
виконують роботу проти електростатичних сил
називаються сторонніми. Такими силами можуть
бути механічні, хімічні, електромагнітні (робота
води та пару по обертанню колеса турбіни і таке
інше).
Пристрої, в яких працюють сторонні сили і
створюють різницю потенціалів, які
перетворюють енергію стороннього походження
в енергію електричну називаються джерелами
струму. Здатність джерел струму виконувати
роботу характеризується електрорушійною
силою – це робота сторонніх сил з перенесення
одиничного додатного заряду внутрі джерела
струму (по замкненому колу):
ЕРС джерела
Astor
q

7.

Закон Ома для повного електричного кола
ЕРС джерела струму дорівнює сумі напруг на зовнішній
та внутрішній ділянках повного кола
IR Ir I ( R r ); I
R r
Узагальнений закон Ома
напруга (падіння напруги) на неоднорідній ділянці
кола дорівнює різниці потенціалів на її кінцях плюс
ЕРС, що діє на цій ділянці.
U IR 1 2

8. Закон Джоуля-Ленца

Якщо єдиними споживачами енергії на ділянці є провідники, то
робота електричного струму переходить у внутрішню енергію
провідника (йде на розігрівання провідника):
A Q I 2 RT
U2
Q
t
R
Робота струму дорівнює: A = qU = ItIR = I2Rt
Потужність теплової енергії: P I R
Коефіцієнт корисної дії (ККД) джерел струму визначається як
відношення корисної роботи, тобто роботи, що виконується на
зовнішніх ділянках кола, до роботи джерела струму:
2
Akor IUt
IR
R
Azat I t IR Ir R r
U
1
r
1
R

9. Закони Кірхгофа

1 закон: (відноситься до вузла) сума струмів, які підходять до
вузла дорівнює сумі струмів, які виходять з вузла.
Алгебраїчна сума струмів у вузлі дорівнює нулю.
2 закон: (відноситься до контуру) Алгебраїчна сума ЕРС, які
включені в контур дорівнює алгебраїчній сумі падінь
напруг на резисторах контуру.
Порядок складання рівнянь:
1. Довільно вказуємо напрям струмів в вітках (один раз)
2. В алгебраїчній сумі по першому закону (друге
формулювання) зі знаком плюс враховуються ті струми, які
підходять до вузла, зі знаком мінус – які виходять з вузла.
3. В другому законі Кірхгофа в алгебраїчній сумі ЕРС зі
знаком плюс враховуються ті ЕРС, які співпадають з
напрямом обходу контуру, якщо ні – зі знаком мінус. В
алгебраїчній сумі падінь напруги зі знаком плюс
враховуються напруги на тих резисторах, струм через яких
співпадає з обходом контуру, якщо ні зі знаком мінус.

10. З”єднання провідників

Послідовне з’єднання
I1 I 2 I const
U1 U 2 U
R1 R2 R
Паралельне з’єднання
U 1 U 2 U const
I1 I 2 I
1
1
1
R1 R2 R