физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Лекция № 1

Постоянный
электрический ток

Содержание лекции:


Электрический ток


Уравнение непрерывности


Электродвижущая сила

2

Электрический
ток



Электрический ток



упорядоченное движение
электрических зарядов


носителей тока
:



электронов


в металлах, полупроводниках;



ионов


в электролитах;



макроскопических частиц с избыточным зарядом


пылинки, капельки.


Электрический

ток

существует

при

наличии

электрического

поля
,

поддерживающего

это

движение

своей

энергией
:

носители

заряда,

ранее

принимавшие

участие

в

хаотическом

тепловом

движении,

начинают

двигаться

упорядоченно

с

определенной

скоростью
.

3

Если

через

выделенную

площадку

проходит,

в

среднем,

в

обе

стороны

одинаковое

количество

частиц

любого

знака,

ток

равен

нулю
.

Сила

тока



скалярная

величина,

определяемая

как

количество

заряда,

проходящего

через

сечение

проводника

в

единицу

времени
:

За

направление

тока

принимается

направление

движения

положительно

заряженных

частиц
.

[
I
]

=

А
:


один

кулон



это

заряд,

переносимый

за

1

с

через

поперечное

сечение

проводника

при

силе

тока

один

ампер
.


4

При

неравномерном

распределении

тока

вводят

вектор

плотности

тока,

численно

равный

силе

тока,

текущего

через

расположенную

в

данной

точке

перпендикулярно

к

направлению

движения

носителей

заряда

единичную

площадку
.

j



плотность тока

dI



сила тока через
dS



dS




площадка, расположенная в данной точке и
перпендикулярная к направлению движения носителей
заряда.

5

Пусть

n



концентрация

носителей

тока,

e



величина

носителя

заряда
.

Тогда

за

время

dt

через

поперечное

сечение

S

проводника

переносится

заряд


6

Сила

тока

сквозь

произвольную

поверхность
:

-

сила тока есть поток
вектора плотности тока
через поверхность
S
.


При

постоянном

токе

:

7

Уравнение непрерывности



В

силу

сохранения

заряда

эта

величина

должна

быть

равна

скорости

убывания

заряда,

содержащегося

в

данном

объеме
:

Рассмотрим

в

некоторой

среде,

в

которой

течет

ток,

некоторую

замкнутую

поверхность

S
:

Заряд,

выходящий

в

единицу

времени

из

объема

V
,

ограниченного

поверхностью

S
,

есть

-

уравнение
непрерывности

8

Знак

мину
c

означает

то,

что

заряды

вытекают

из

объема

V




Воспользовавшись

теоремой

Остроградского

Гаусса
,

получим
:

-

уравнение непрерывности
в
дифференциальном форме
:

в точках, являющихся источниками
вектора плотности тока, происходит
убывание заряда.

Заряд, содержащийся в объеме
V
, есть

-

выражает

закон

сохранения

электрического

заряда
:

полный

заряд

системы

не

может

измениться,

если

через

ее

границу

не

проходят

электрически

заряженные

частицы
.

9

В

случае

постоянного

тока

(
φ
,

ρ

=

const
)
:



-

вектор плотности тока не имеет источников в случае
постоянного тока

-

линии тока нигде не начинаются и не заканчиваются

-

линии постоянного тока замкнуты
.

10

Электродвижущая сила

Для

существования

постоянного

тока

необходимо

наличие

в

электрической

цепи

устройства,

способного

создавать

и

поддерживать

разности

потенциалов

на

участках

цепи

за

счет

работы

сил

неэлектростатического

происхождения
.

Такие

устройства

называются

источниками

постоянного

тока
.


Силы

неэлектростатического

происхождения,

действующие

на

свободные

носители

заряда

со

стороны

источников

тока,

называются

сторонними

силами
.

11

Сторонние

силы

характеризуются

своей

работой

над

зарядом
:

физическая

величина,

равная

отношению

работы

A
ст

сторонних

сил

при

перемещении

заряда

q

от

отрицательного

полюса

источника

тока

к

положительному

к

величине

этого

заряда,

называется

электродвижущей

силой

источника

(ЭДС)
:

1
2

Стороннюю

силу

можно

представить

в

виде

Е
с
тор



напряженность

поля

сторонних

сил
.

Работа сторонних сил над зарядом на участке цепи
1

2
:

По

определению

электродвижущей

силы

13

Для

замкнутой

цепи
:

-

электродвижущая сила равна
циркуляции напряженности поля
сторонних сил.

Помимо

сторонних

сил

на

заряд

действует

сила

со

стороны

электростатического

поля
:

Результирующая

сила
,

действующая

на

заряд
:

14

Работа

результирующей

силы
:

Величина,

численно

равная

работе,

совершаемой

электростатическими

и

сторонними

силами

над

единичным

положительным

зарядом,



падение

напряжения

(напряжение)

на

данном

участке

цепи
:

15

Однородный

участок



участок

цепи,

на

котором

не

действуют

сторонние

силы
.


Неоднородный

участок



участок

цепи,

на

котором

действуют

сторонние

силы
.

Для

однородного

участка
:

Для

неоднородного

участка
:

16


Приложенные файлы

  • pdf 11159401
    Размер файла: 690 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий