Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.
Электрический ток. Тепловое действие тока
Ток — это направленное движение заряженных частиц. Ток в проводниках создается перемещением электронов, так как они могут двигаться в материале свободно, в отличие от зафиксированных в узлах решеток атомов.
Сила тока равна величине заряда, проходящего в единицу времени через проводник
\(I = \frac{q}{t}\), где:
\(I\) — сила тока, \(\lbrack A\rbrack\);
\(q\) — перемещенный через проводник заряд, \(\lbrack Кл\rbrack\);
\(t\) — время перемещения заряда, \(\lbrack с\rbrack\);
Проводник, через который проходит заряд, оказывает определенное сопротивление перемещению этого заряда. Связь между разностью потенциалов на концах проводника (напряжением), силой тока в участке цепи, и сопротивлением цепи носит название закона Ома.
Закон Ома для участка цепи имеет вид
\(I = \frac{U}{R}\), где:
\(I\) — сила тока \(\lbrack A\rbrack\);
\(U\) — напряжение (разность потенциалов) \(\lbrack B\rbrack\);
\(R\) — сопротивление \(\lbrack Ом\rbrack\);
Сопротивление проводника — это его физическая характеристика, не зависящая от силы тока в цепи или напряжения, и зависящая только от размеров проводника и материала из которого он изготовлен.
Сопротивление проводника равно
\(R = \frac{\text{ρl}}{S}\), где
\(R\) — сопротивление \(\lbrack Ом\rbrack\);
\(I\) — длина проводника \(\lbrack м\rbrack\);
\(\rho\) — удельное сопротивление проводника \(\lbrack Ом\ \cdot м\rbrack\);
\(S\) — площадь поперечного сечения проводника \(\lbrack м^{2}\rbrack\)
Параллельное и последовательное соединение проводников.
При последовательном соединении общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех источников сопротивления \(R = R_{1} + R_{2} + R_{3} + \ldots + R_{n - 1} + R_{n}\), где
R — общее сопротивление всех источников сопротивления, \(\lbrack Ом\rbrack\)
\(R_{1},R_{2},R_{3},\ldots,R_{n - 1},R_{n}\)
сопротивление каждого из источников сопротивления в цепи, \(\lbrack Ом\rbrack\)
\(n\) — количество всех источников сопротивления в цепи.
Сила тока на каждом из источников сопротивления при последовательном соединении, и общая сила тока на участке цепи, одинаковы\(\ I = I_{1} = I_{2} = I_{3} = \ldots = I_{n - 1} = I_{n}\), где
\(I\) — сила тока на участке цепи, \(\lbrack A\rbrack\)
\(I_{1},I_{2},I_{3},\ldots,I_{n - 1},I_{n} -\)сила тока на каждом из источников сопротивления в цепи, \(\lbrack A\rbrack\)
Напряжение в участке цепи равно сумме напряжений на каждом из источников сопротивления
\(U = U_{1} + U_{2} + U_{3} + \ldots + U_{n - 1} + U_{n}\), где
\(U\) — напряжение на участке цепи, \(\lbrack B\rbrack\)
\(U_{1},U_{2},U_{3},\ldots,U_{n - 1},U_{n} -\)напряжение на каждом из источников сопротивления в цепи, \(\lbrack B\rbrack\)
При параллельном соединении общее сопротивление источников сопротивления вычисляется как \(\frac{1}{R} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + \ldots + \frac{1}{R_{n - 1}} + \frac{1}{R_{n}}\).
Общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов равно
\(R = \frac{R_{1} \bullet R_{2}}{R_{1} + R_{2}}\).
Сила тока в цепи при параллельном соединении равна \(I = I_{1} + I_{2} + I_{3} + \ldots + I_{n - 1} + I_{n}\).
Напряжение в цепи и на каждом из источников сопротивления одинаковы \(\ U = U_{1} = U_{2} = U_{3} = \ldots = U_{n - 1} = U_{n}\).
Заряженные частицы в цепи всегда стремятся перемещаться по пути наименьшего сопротивления. Если хотя бы одна из ветвей цепи не нагружена сопротивлением — то весь ток будет перемещаться по ней. На рисунке показан пример цепи, у которой одна из ветвей — верхняя — не имеет сопротивления. Именно по ней пройдет весь ток, а общее сопротивление цепи будет равно нулю.
