Законы электрического тока. Законы Кирхгофа.

Посторонние электродвижущие силы

Существенное отличие стационарного электростатического поля неизменных токов от электростатического поля состоит в необходимости непрерывных издержек энергии для поддержания тока. Энергия, выделяющаяся в цепи тока, должна безпрерывно компенсироваться за счет других видов энергии: механической, хим и иных источников сил неэлектростатического происхождения. Для поддержания неизменного поля токов в цепи требуется наличие поля сил неэлектростатического Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. происхождения. Эти силы именуются посторонними (электростатическому полю). Посторонние силы обозначаются Fстор, а их напряженность - сила, действующая на единичный положительный заряд, - Естор. При одновременном действии электростатического поля и поля посторониих сил в проводнике появляется ток с плотностью j= s(E+ Eстор). при наличии в разомкнутой цепи ЭДС можем записать уравнение, определяющее величину тока на Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. участке цепи: j1 - j2 + E = IR


Энергия взаимодействия электронных зарядов

Работа, совершенная системой, определяется убылью энергии взаимодействия –dU зарядов -А = -dU. Энергия взаимодействия 2-ух точечных зарядов q1 и q2, находящихся на расстоянии r12, численно равна работе по перемещению заряда q1 в поле недвижного заряда q2 из точки с потенциалом в точку Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. с потенциалом j1 + dj1:

Откуда

С = 4pe0R.

Законы электронного тока. Законы Кирхгофа.

Основной закон электродинамики был открыт в 1826 г. германским физиком Омом. Омустановил,что сила тока в проводнике пропорциональна разности потенциаловj1 - j2=U

Если сила тока в проводнике равна I, то за просвет времени dt через хоть какое сечение проводника Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. проходит заряд dq = Idt, а именно из точки с потенциалом j1 в точку с потенциалом j2; совершаемая при всем этом работа равна dA = dq(j1 - j2) = I(j1 - j2)dt. Работа, совершаемая в единицу времени, - термическая мощность тока - равнаW = = I(j1 - j2) = IU.

Полное количество тепла, выделяемого за время t при неизменных I Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. и R, равно Q = I 2Rt. При поочередном соединении ток I в цепи схож, а количество выделяемого тепла пропорционально сопротивлению проводника. j = sE -закон Ома в дифференциальной форме. Эта формулировка более ординарна и вкупе с тем является более общей. w = sЕ2 .(Вт/м3) В данной форме закон Джоуля - Ленца Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. применим к хоть каким проводникам, вне зависимости от их формы и однородности, при неизменных и переменных токах. 1-ый закон Кирхгофа :в любом узле цепи. - алгебраическая сумма токов равна нулю, при всем этом втекающие и вытекающие токи имеют обратные знаки. 1-ый закон Кирхгофа является следствием закона сохранения заряда. 2-ой закон Кирхгофа: в любом замкнутом Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. контуре токов алгебраическая сумма произведений тока на сопротивление равна сумме посторониих ЭДС, приложенных к этому контуру. где Ii – сила тока на i-м участке; Ri – активное сопротивление на i-м участке; Ei – ЭДС источников тока на i-м участке; n – число участков, содержащих активное сопротивление; k – число Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. участков, содержащих источники тока. Сопротивление однородного проводника R = rl/S, Проводимость G проводника и удельная проводимость s вещества G = 1/R, s = 1/r. Сопротивление соединения проводников: поочередного параллельного

27. 28. Традиционное представление об электропроводности металлов. Экспериментальные данные.Кристаллическая решетка металлов состоит из остовов положительно заряженных ионов, расположенных в узлах решетки, и «свободных» электронов, хаотично передвигающихся в Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. промежутках меж ионами, образуя особенного рода электрический газ. В отсутствие наружного электронного поля электроны движутся хаотически. Возникновение поля вызывает направленное движение электронов повдоль силовых линий поля. Возникает электронный ток. Рассеяние электронов на примесях, недостатках, ионах является предпосылкой появления сопротивления и термического деяния электронного тока. Ионы в металлах не участвуют в переносе Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. электричества. (Рикке (1845-1915) в течение года пропускал ток через три поставленных друг на друга цилиндра: медный, дюралевый и опять медный (рис. 3.3). За год через цилиндры прошло 3,5×106 Кл электричества, но проникания металлов друг в друга и конфигурации их массы с точностью до ±0,03 мг не было найдено.) Величинасилы инерции при торможении равна ma Законы электрического тока. Законы Кирхгофа., она уравновешивается полем кулоновских сил еЕ при инерционном смещении электронов.

былаопределена величина удельного заряда частички, ответственной за прохождение тока в металлах, выраженную через экспериментально определяемые характеристики: Удельный заряд (e/m) в границах ошибок измерений оказался равным удельному заряду электрона 1,76×10-11 Кл/кг. Таким макаром, свободными носителями заряда, ответственными за возникновение тока в Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. металлах, являются электроны. С точки зрения традиционного подхода считается, что электроны представляют в металлах безупречный газ.

32. Гальванические элементыПри погружении металла в электролит наблюдается их обоюдная электризация и меж ними устанавливается контактная разность потенциалов: металл заряжается негативно, жидкость – положительно. Это разъясняется электролитической упругостью растворения металлов – способностью металлов перебегать в раствор в виде Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. ионов. Электроны, принадлежавшие атомам металла, остаются в начальном металле и докладывают ему отрицательный заряд:

Zn ® Zn2+ + 2e-

(перебегает в раствор) (остаются в металле) Вдоль поверхности железной пластинки появляется двойной электронный слой из электронов и ионов.Переходионов из металла в раствор длится до того времени, пока меж металлом и веществом Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. не возникнет поле, достаточное для того, чтоб воспрепятствовать предстоящему «растворению» металла. Цинк имеет приметно бóльшую упругость растворения, чем медь, потому цинковая пластинка приобретает более сильный отрицательный заряд, чем медная. Электроны с цинковой пластинки переместятся по проволоке на медную. В итоге нарушится равновесие в двойном слое цинковой пластинки; часть Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. образующих его ионов цинка устремится в раствор.В описанном гальваническом элементе происходит перевоплощение цинка в сульфат цинка, а медь осаждается из раствора сульфата меди: Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

29. Вывод законов Ома и Джоуля – Ленца в традиционной теории электрической проводимости металлов.

j = enu.За время t электрон может приобрести среднюю скорость Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. направленного движении u = at =

где a = F/m = eE/m - ускорение, сообщаемое электрону силой F = = eE. Среднее значение скорости u

Подставиввеличину uср в выражение для плотности тока получим Плотность тока пропорциональна

напряженности поля, что соответст -вует закону Ома j = sE, s-величина электропроводности, равная l = nvCV l, l-Коэффициент

теплопроводимости для металлов.

Разделив l на Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. s,имеем (mv2 » 3kT) .

- закон Видемана - Франца, утверждающий, что отношение коэффициента теплопроводимости l для металлов к удельной электропроводности sпропорционально температуре и не находится в зависимости от рода металла. Традиционная теория электропроводности дает правильное разъяснение закону Джоуля - Ленца, т.е. термическому действию тока. Так как при каждом столкновении частичкой рассеивается дополнительно обретенная Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. энергия mu2/2, а число таких столкновений в единице объема равно n/t , то полное тепловыделение в единице объема =sЕ2

Удельная мощность тока w пропорциональна квадрату электронного поля и удельной электропроводности

Сопротивление однородного проводника R = rl/S ; l и S – его длина и поперечное сечение; r - удельное сопротивление вещества проводника, определяемое Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. удельной электропроводностью r=1/s.R = R0(1 + at), R0 – сопротивление при 0 °С и a – температурный коэффициент сопротивления.

30. СверхпроводимостьНесоответствие поведения электронов в металле пророчествам традиционной теории электропроводности обосновано тем, что в металле электрон ведет себя как квантовый объект. Потомудля описания поведения электронов в металлах нужно использовать уравнение Шрёдингера.В рамкахквантовый механики удаётся Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. разъяснить одно из наинтереснейших явлений: явление сверхпроводимости металлов. в жестких телах при температуре перехода в сверхпроводящее состояние Тс – критичной температуре, меж электронами начинают действовать силы притяжения, обусловленные обменом фононами меж электронами.Фононы – кванты упругих колебаний кристаллической решетки. Это притяжение приводит к образованию связанных электрических пар – куперовских пар. Спаренныеэлектроны являются бозонами – частичками Законы электрического тока. Законы Кирхгофа. с нулевым спином, и стремятся сконденсироваться. В итоге таковой конденсации появляется электрически заряженная, сверхтекучая электрическая жидкость, владеющая качествами сверхпроводимости. Сверхпроводящеесостояние является макроскопическим квантовым состоянием металла.


zakoni-i-principi-kompozicionnogo-postroeniya.html
zakoni-i-tradicii-lagerya.html
zakoni-keplera-zakon-vsemirnogo-tyagoteniya-kosmicheskie-skorosti-gravitacionnaya-i-inertnaya-massi-princip-ekvivalentnosti.html