Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Удельная тепловая мощность тока в проводнике равна произведению его удельной электропроводности на напряженность электрического поля в квадрате

Удельная тепловая мощность тока в проводнике равна произведению его удельной электропроводности на напряженность электрического поля в квадрате.

Электродвижущая сила (ЭДС)

Источниками тока называются устройства, способные создавать разность потенциалов за счет работы сил не электростатического происхождения.

Сторонними силами называются силы не электростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источника тока.

Природа сторонних сил:

— химические (гальванические элементы);

— энергия света (солнечные батареи).

Электродвижущей силой источника (ЭДС) называется:

1. работа, которую затрачивают сторонние силы на перемещение единичного положительного заряда с (-) клеммы на (+) клемму внутри источника;

2. разность потенциалов на выходных клеммах источника тока при разомкнутойвнешней цепи.

, (1)

Разностью потенциаловj1 — j2 на участке цепи называется работа, совершаемая кулоновскими силами при перемещении положительного заряда.

НапряжениемU на участке цепи называется работа, совершаемая кулоновскими и сторонними силами при перемещении положительного заряда.

, [В] ,

Напряжение и разность потенциалов совпадают при отсутствии в цепи ЭДС.

Сопротивление R отражает степень помех, которые испытывают свободные электроны при своем движении по проводнику под действием напряжения. Для проводника с удельным сопротивлением r, длиной l и площадью поперечного сечения S

[Ом]. (3)

Наименьшим удельным сопротивлением обладают

серебро ( Ом×м),

медь ( Ом×м) и алюминий ( Ом×м).

Сопротивление металлических проводников увеличивается с ростом температуры:

, (4

где — удельное сопротивление при 0 0 С, а — постоянная для данного вещества величина, называемая температурным коэффициентом сопротивления. Изменение сопротивления при изменении температуры может быть весьма значительным. Так у лампы накаливания при прохождении по ней тока и нагреве ее спирали сопротивление последней увеличивается более чем в 10 раз.

49.Для упрощения расчетов сложных электрических цепей, содержащих неоднородные участки, используются правила Кирхгофа, которые являются обобщением закона Ома на случай разветвленных цепей. В разветвленных цепях можно выделить узловые точки (узлы), в которых сходятся не менее трех проводников (рис. 4.10.1). Токи, втекающие в узел, принято считать положительными; токи, вытекающие из узла – отрицательными.

Электрич. поле К. р. п., создаваемое приконтактным объёмным зарядом, сосредоточено вблизи границы раздела и в зазоре между проводниками. Протяжённость приконтактной области тем меньше, чем больше концентрации электронов проводимости в проводниках: в металлах см, в полупроводниках до см. При контакте полупроводника с металлом практически вся область приконтактного поля локализована в полупроводнике.

Читайте так же:
Тепловые источники тока сообщение

Вольт (В, V) может быть определён либо как электрическое напряжение на концах проводника, необходимое для выделения в нём тепла мощностью в один ватт (Вт, W) при силе протекающего через этот проводник постоянного тока в один ампер (A), либо как разность потенциалов между двумя точками электростатического поля, при прохождении которой над зарядом величиной 1 кулон (Кл, C) совершается работа величиной 1 джоуль (Дж, J) [2] . Выраженный через основные единицы системы СИ, один вольт равен м² · кг · с −3 · A −1 .

Вольт (русское обозначение: В; международное: V) — в Международной системе единиц (СИ) единица измерения электрического потенциала, разности потенциалов, электрического напряжения и электродвижущей силы.

Разность потенциалов между двумя точками равна 1 вольту, если для перемещения заряда величиной 1 кулон из одной точки в другую над ним надо совершить работу величиной 1 джоуль. Вольт также равен электрическому напряжению, вызывающему в электрической цепи постоянный ток силой 1 ампер при мощности 1 ватт.

Единица названа в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта (1745–1827), который изобрёл вольтов столб, первую электрическую батарею.

Работа электрического поля равна произведению силы тока на напряжение и на время, в течение которого совершалась работа

При прохождении тока по цепи проводник нагревается. Закон, определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник, впервые был установлен Джоулем и Ленцем. Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и на время прохождения тока по проводнику:

Q=I 2 — R-Δ t [Q]=Дж

Q-количество теплоты R- сопротивление проводника I – сила тока Δ t – время

Для характеристики электроприборов удобнее пользоваться величиной – мощность

Р= I- U [Р]=Вт Р- мощность

Мощностью называют физическую величину, равную произведению силы тока на напряжение. Для того, чтобы ток в цепи был постоянным, необходимо постоянно поддерживать электрическое поле. Для этого необходимо устройство, которое получило название — источник тока. Источник тока представляет собой устройство, в котором на электрические заряды действуют сторонние силы. Сторонние силы – это любые силы не электрического происхождения (химические, механические, магнитные). Во время работы источника тока сторонние силы постоянно перемещают заряды, при этом они совершают работу. Работа сторонних сил характеризуется величиной ε-ЭДС.

Читайте так же:
Доклад использование теплового действия электрического тока в теплицах доклад

= Электродвижущая сила равна отношению работы сторонних сил по перемещению заряда вдоль контура к величине этого заряда.

ε— ЭДС А ст –работа сторонних сил q – заряд ЭДС измеряется в вольтах.

Простейшая полная цепь состоит из источника тока сεи внутреннимсопротивлением r источника тока и нагрузки с сопротивлением R

Эта формула выражает закон Ома для полной цепи:

сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы источника к полному сопротивлению цепи R+ r. Если сопротивление внешнее R мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника (R

Удельная тепловая мощность тока в проводнике равна произведению его удельной электропроводности на напряженность электрического поля в квадрате.

Основные характеристики электрической цепи: электродвижущая сила, разность потенциалов,

напряжение, со­противление.

Электродвижущая сила (ЭДС)

j1
j1
j2
j2
I
e
Рис. 1. Схема ЭДС

Источниками тока называются устройства, способные создавать разность потенциалов за счет работы сил не электростатического происхождения.

Сторонними силами называются силы не электростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источника тока.

Природа сторонних сил:

химические (гальванические элементы);

механические (генераторы;

энергия света (солнечные батареи).

Электродвижущей силой источника (ЭДС) называется:

1. работа, которую затрачивают сторонние силы на перемещение единичного положительного заряда с (-) клеммы на (+) клемму внутри источника;

2. разность потенциалов на выходных клеммах источника тока при разомкнутойвнешней цепи.

, (1)

Разность потенциалов

Разностью потенциаловj1 — j2 на участке цепи называется работа, совершаемая кулоновскими силами при перемещении положительного заряда.

R
Рис. 2. Схема однородного участка электрической цепи
j1
j2
Рис. 3. Схема неоднородного участка электрической цепи
j1
j2
e

НапряжениемU на участке цепи называется работа, совершаемая кулоновскими и сторонними силами при перемещении положительного заряда.

, [В] ,

Напряжение и разность потенциалов совпадают при отсутствии в цепи ЭДС.

Сопротивление R отражает степень помех, которые испытывают свободные электроны при своем движении по проводнику под действием напряжения. Для проводника с удельным сопротивлением r, длиной l и площадью поперечного сечения S

[Ом]. (3)

Наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро ( Ом×м), медь ( Ом×м) и алюминий ( Ом×м).

Сопротивление металлических проводников увеличивается с ростом температуры:

, (4

где — удельное сопротивление при 0 0 С, а — постоянная для данного вещества величина, называемая температурным коэффициентом сопротивления. Изменение сопротивления при изменении температуры может быть весьма значительным. Так у лампы накаливания при прохождении по ней тока и нагреве ее спирали сопротивление последней увеличивается более чем в 10 раз.

49.Законы постоянного тока для участков цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа и их физическое содержание

R
Рис. 1. Схема однородного участка электрической цепи
j1
j2

Закон Ома

Однородным называется участок цепи, не содержащий источника тока.

R
r
Рис. 2. Схема неоднородного участка электрической цепи
j1
j2
e

Сила тока в проводнике пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Неоднородный участок цепи со­дер­жит помимо внешнего сопротив­ле­ния R ЭДС с внутренним сопротивлением r.

. (2)

Формула мощности тока

Электрический ток, на каком угодно участке цепи совершает некоторую работу (А). Допустим, что у нас есть произвольный участок цепи (рис.1) между концами которого имеется напряжение U.

Работа, которая выполняется при перемещении заряда равного 1 Кл между точками A и B (рис.1) будет равна U. В том случае, если через проводник протекает ток силой I за время равное $Delta t$ по указанному выше участку пройдет заряд (q) равный:

Следовательно, работа, которую совершает электрический ток на данном участке, равна:

$$A=U cdot I cdot Delta t(2)$$

Надо отметить, что выражение (2) является справедливым при I=const для любого участка цепи (в таком участке могут содержаться проводники 1–го и 2–го рода).

Определение и формула мощности тока

Мощность тока – есть работа тока в единицу времени:

Формулой для вычисления мощности можно считать выражение:

В том случае, если участок цепи содержит источник тока, то формулу мощности можно представить в виде:

$$P=left(varphi_<1>-varphi_<2>right) I+varepsilon I$$

где $left(varphi_<1>-varphi_<2>right)$ – разность потенциалов, $varepsilon$ – ЭДС источника, который включен в цепь.

Выражение (5) является интегральной записью. Это выражение можно представить в дифференциальной форме, если использовать понятие удельной мощности ($P_=frac$ – мощность, развиваемая током в единице объема проводника):

где j – плотность тока, $rho$ – удельное сопротивление.

Единицы измерения мощности тока

Основной единицей измерения мощности тока (как и мощности вообще) в системе СИ является: [P]=Вт=Дж/с.

Выражение (4) применяют в системе СИ для того, чтобы дать определение единицы напряжения. Так, единицей напряжения (U) является вольт (В), который равен: 1 В= (1 Вт)/(1 А).

Вольтом называют электрическое напряжение, которое порождает в электроцепи постоянный ток силы 1 А при мощности 1 Вт.

Примеры решения задач

Задание. Какой должна быть сила тока, которая течет через обмотку электрического мотора для того, чтобы полезная мощность двигателя (PA) стала максимальной?Какова максимальная полезная мощность? Если двигатель постоянного тока подключен к напряжению U, сопротивление обмотки якоря – R.

Решение. Мощность, которую потребляет электроприбор, идет на нагревание (PQ) и совершение работы (PA):

Мощность, идущую на нагревание можно рассчитать как:

Потребляемую мощность найдем как:

Выразим $P_A$ из (1.1) и используем (1.2) и (1.3):

Для нахождения экстремума функции, которая представлена в выражении (1.4) найдем производную $frac$ и приравняем ее к нулю:

Найдем максимальную полезную мощность,используя выражение (1.4) и Imax:

Формула мощности тока не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Задание. Электрические лампочкис мощностями P1 и P2 номинальным напряжением U1=U2 соединяют последовательно (рис.2) и включают в сеть с постоянным напряжением U. Какова мощность, потребляемая первой лампочкой P1 * ).

Решение. Лампочки по условию задачи соединены последовательно, значит сила тока, текущая через лампочки одинакова, а падение напряжения на каждой из лампочек зависит от их сопротивлений. Искомую мощность можно найти как:

Сопротивления лампочек можно найти из данных в условиях номинальных мощностей:

Силу тока можно найти по закону Ома, учитывая, что лампочки соединены последовательно:

Решая уравнения (2.1) – (2.3) совместно получим:

Удельная тепловая мощность тока через напряженность

Работа и мощность электрического тока. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу. В результате электрическая энергия превращается в другие виды энергии: внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля…

Как было рассказано ранее, напряжение (U) на участке цепи равно отношению работы (F), совершаемой при перемещении электрического заряда (q) на этом участке, к заряду: U = A/q. Отсюда А = qU .

Поскольку заряд равен произведению силы тока (I) и времени (t) q = It, то А = IUt . То есть работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.

Единицей работы является джоуль (1 Дж): [А] = 1 Дж = 1В • 1А • 1с.

Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы. Однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.

Если нужно найти работу тока, но при этом сила тока или напряжение неизвестны, то можно воспользоваться законом Ома, выразить неизвестные величины и рассчитать работу по формулам: А = U 2 t/R или А = I 2 Rt .

Мощность электрического тока

Мощность электрического тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена: Р = A/t или Р = IUt/t => Р = IU . То есть мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока в цепи.

Единицей мощности является ватт (1Вт): [Р] = 1А • 1В = 1Вт.

Используя закон Ома, можно получить другие формулы для расчета мощности тока: Р = U 2 P/R = I 2 R .

Значение мощности электрического тока в проводнике можно определить с помощью амперметра и вольтметра. Но можно для измерения мощности использовать специальный прибор — ваттметр. В нем объединены амперметр и вольтметр.

Конспект урока «Работа и мощность электрического тока».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector