Шпаргалки по "Физики"

При прохождении  тока через проводник он оказывает  следующие действия:

1. Тепловое (нагревание проводника током). Например: работа электрического чайника, утюга и т.д.).
2. Магнитное (возникновение магнитного поля вокруг проводника с током). Например: работа электродвигателя, электроизмерительных приборов).
3. Химическое (химические реакции при прохождении тока через некоторые вещества).Например: электролиз. 
   Можно также говорить о
4. Световом (сопровождает тепловое действие). Например: свечение нити накала электрической лампочки.
5. Механическом (сопровождает магнитное или тепловое). Например: деформация проводника при нагревании, поворот рамки с током в магнитном поле).
6. Биологическом (физиологическом). Например: поражение человека током, использование действия тока в медицине.

Сила тока I - скалярная величина, равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника,  промежутку времени, в течение которого шел ток. Сила тока показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. В СИ единица силы тока устанавливается как основная по магнитному действию тока:если отрезки двух бесконечно длинных проводников с током по 1 м каждый, находящиеся в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 2^.10^-7Н, то говорят, что по ним течет ток 1 А (ампер). Ток называют постоянным, если сила тока не меняется со временем. Для того чтобы ток через проводник был постоянным необходимо, чтобы разность потенциалов на концах проводника была постоянной. Плотность тока j - отношение силы тока к площади поперечного сечения проводника. Измеряется в А/м2. Вектор плотности тока сонаправлен с вектором напряженности поля.. Т.о. плотность тока не зависит от размеров проводника. Напряжение U. Напряжение численно равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль силовых линий поля внутри проводника. Электрическое сопротивление R - физическая величина, численно равная отношению напряжения (разности потенциалов) на концах проводника к силе тока, проходящего через проводник. Характеристика электрических свойств проводника (!). Для металлов и электролитов не зависит от напряжения и силы тока, а определяется только формой, размерами и материалом проводника.. Единица в СИ:   - сопротивление проводника равно 1 Ом, если при разности потенциалов на его концах в 1 В, по нему протекает ток силой 1 А.Проводимость - величина обратная сопротивлению. Единица в СИ - симменс.  Зависимость сопротивления от материала и размеров проводника.

ℓ - длина, S - площадь поперечного сечения, r - удельное сопротивление.Удельное сопротивление показывает, чему равно сопротивление проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Единицы измерения: в СИ - Ом^.м, практическая - .Удельная проводимость - величина обратная удельному сопротивлению: . Закон Ома: сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорционально напряжению U на концах проводника: 
 
I = U/R, (1)

 

7.источник  тока...

Строго говоря, источник тока - это элемент электрической цепи, поддерживающий в этой цепи ток заданного значения, не зависящего от сопротивления прочих элементов цепи. Роль источника тока: разделить заряды за счет совершения работы сторонними силами. Любые силы, действующие на заряд, за исключением потенциальных сил электростатического происхождения (т. е. кулоновских) называютсторонними силами.

(Сторонние  силы объясняются электромагнитным  взаимодействием между электронами  и ядрами)

ЭДС — энергетическая  характеристика источника. Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонними силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду:

Измеряется  в вольтах (В).

Еще одна характеристика источника - внутреннее сопротивление источника тока:   r. Закон Ом а для полной цепи. Энергетические преобразования в цепи:

- закон сохранения энергии  

 

 

 

(А - работа  сторонних сил; А_внеш.- работа тока на внешнем участке цепи сопротивлением R; А_внутр.- работа тока на внутреннем сопротивлении источникаr.)

   Закон Ома: Сила тока в цепи постоянного тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению электрической цепи. Если R>>r, то e=U. Измеряют e высокоомным вольтметром при разомкнутой внешней цепи. Если R<<r, то ток   - максимальный ток для данной цепи (ток короткого замыкания).  Опасно, т.к.  - возрастает. На внутреннем участке цепи:   A_внутр=U₁q , на внешнем участке цепи:A_внеш=U₂q.

A=A_внутр+ A_внеш. Тогда: eq=U₁q+U₂q. Следовательно: e= U₁+U₂

ЭДС источника  тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем   участках цепи.

7. Закон Ома для полной цепи связывает величину силы тока в ней, величину электродвижущей силы (ЭДС) и полное сопротивление цепи.  
    
   Выражается формулой: I = E / (R+r),  
   где I - сила тока  
   E - электродвижущая сила  
   R - внешнее сопротивление цепи (т.е. сопротивление той  
   части цепи, которая находится за пределами источника  
   ЭДС)  
   r - внутреннее сопротивление источника ЭДС  
    
   ЭДС - работа сторонних сил (т.е. сил неэлектрического происхождения) по перемещению заряда в цепи отнесенная к величине этого заряда. 

 

8.Разветвление  цепи....

Разветвленная цепь – электрическая цепь, содержащая хотя бы один узел. Узел – это точка  в электрической цепи, в которой сходятся не менее трех проводников.

Первое  правило Кирхгофа. Алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю:

.                                                                (9.1)

Правило знаков: токи, идущие к узлу, считаются  положительными, а исходящие из узла – отрицательными.

Второе  правило Кирхгофа. Алгебраическая сумма падений напряжений (то есть произведений ) для любого замкнутого контура электрической цепи равна алгебраической сумме ЭДС, имеющихся в этом контуре,

. 

Правила знаков: если токи в замкнутом контуре  совпадают с выбранным направлением обхода данного контура, то произведение  считается положительным, в противном случае – отрицательным. Если ЭДС повышает потенциал в направлении обхода контура, то есть, если при обходе приходится идти от минуса к плюсу источника тока, то оно считается положительным, в противном случае – отрицательным.Прохождение электрического тока по проводнику представляет собой процесс упорядоченного движения зарядов в электрическом поле, существующем в проводнике. При этом силы электрического поля, действующие на заряды, совершают работу. Назовем эту работу “работой тока” (A_эл.) работу тока можно вычислить с помощью следующего соотношения:

A_эл. = I*U*t = I²*R*t = U²*t/R  Мощностью (N_эл.) называется работа, совершаемая током за единицу времени:

N_эл. = A_эл./t . Мощность электрического тока на опыте определяется с помощью амперметра и вольтметра или специального прибора – ваттметра. Закон Джоуля-Ленца

Если по активному  сопротивлению (проводнику) течет постоянный ток, то работа тока на этом участке  идет на преобразование электрической  энергии во внутреннюю. Увеличение внутренней энергии проводника приводит к повышению его температуры (проводник нагревается).

По закону сохранения энергии количество теплоты (Q), выделяющееся в проводнике при прохождении электрического тока, равно работе тока: Q = A_эл.

Следовательно,

Q = I*U*t = I²*R*t = U²*t/R . 

9.магнитное  взаимодействие токов.

Магнитное взаимодействие, как и электрическое, удобно рассматриватьвводя понятие магнитного поля:

1. Магнитное поле порождается током, т. е. движущимися электрическими зарядами.
2. Магнитное поле обнаруживается по действию на магнитную стрелку или на электрический ток (движущиеся электрические заряды).

Для двух параллельных бесконечно длинных проводников было установлено:

противоположно  направленные токи отталкиваются,

однонаправленные  токи притягиваются,

причем  , где k — коэффициент пропорциональности.

Отсюда устанавливается единица силы тока ампер в СИ: сила тока равна 1 А, если между отрезками двух бесконечных проводников по1 м каждый, находящимися в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, действует сила магнитного взаимодействия 2^.10 ⁷Н. В СИ удобно ввести магнитную проницаемость вакуума    Вектор  магнитной индукции.

Вектор  магнитной индукции (В) – аналог напряженности электрического поля. Основной силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции.

аправление этого вектора для поля прямого проводника с током и соленоида можно определить по правилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика (винта с правой нарезкой) совпадает с направлением тока, то направление вращения ручки буравчика покажет направление линий магнитной индукции. Вектор магнитной индукции направлен по касательной к линиям. На практике удобно пользоваться следующим правилом: если большой палец правой руки направить по току, то направление обхвата тока остальными пальцами совпадет с направлением линий магнитной индукции. Магнитный поток (поток линий магнитной индукции) через контур численно равен произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь, ограниченную контуром, и на косинус угла между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к поверхности, ограниченной этим контуром. , где Вcosα представляет собой проекцию вектора В на нормаль к плоскости контура. Магнитный поток показывает, какое количество линий магнитной индукции пронизывает данный контур. Опыт показывает, что  линии магнитной индукции  всегда замкнуты, и полный магнитный поток через замкнутую поверхность равен нулю. Этот факт является следствием отсутствия магнитных зарядов в природе.