Az elektromos áram a vezetékek

előző ◈ a következő


Az elektromos áram a vezetékben
Jellemzői a villamos áram. A klasszikus elmélet az elektromos vezetőképesség fémek. Ohm-törvény és Joule differenciális formában. DC törvények szerves formában. Részletek az elektromos áramkör elektromotoros erő Csatlakozás ellenállás és az EMF Kirchhoff-törvények.


  1. Elektrodinamika - szakasz vizsgálata a villamos energia, amely foglalkozik a jelenségek és folyamatok kapcsolódó elektromos töltések mozgása vagy töltött testek.

  2. Elektromos áram - minden szabályos elektromos töltések mozgása.

    1. Az elektromos áram a vezető média szerint az elektromos tér - a vezetési áram.

    2. Mechanikus mozgása makroszkopikus objektumok térben - konvekciós áram.

    3. Az irány az elektromos áram - a mozgás iránya a pozitív töltések.

    4. Feltételei fennállásának az elektromos áram a vezetékek:

  • - rendelkezésre álló aktuális hordozók;

  • - létezik a vezetőképes közegben az elektromos mező. energiát fordítunk a mozgó töltésekre és feltöltik az elektromos áramforrás.

  1. Teljesítményű elektromos áram hívják skalár érték arány egyenlő a töltés dq. átszállított kérdéses felületre egy kis ideig dt. A méret a különbség

DC



  1. elektromos áram iránya által meghatározott vektor tokaj sűrűsége. amely arra irányul mentén vektor az elektromos mező intenzitásának és számszerűen egyenlő a kapcsolatban dI kis áram segítségével a felületelem dS. normális, hogy a mozgás irányát a töltött részecskéket a legnagyobb területet ez az elem

Általában, az áramsűrűség vektort határozunk meg a kapcsolatban

DC



    1. Az elektromos áramsűrűség arányos a intenzitása E az elektromos mező egy vezetőben, és ez egybeesik az irányba (Ohm-törvény differenciális formában)

ahol γ - közepes vezetőképesség (vezetőképesség); ρ - eektricheskoe fajlagos ellenállása a közeg.



    1. Ohm-törvény két feltevésen alapul:

a) a koncentráció a vezetési elektronok nem függ az elektromos mező a vezetőben;

b) Az átlagos sebessége rendezett mozgás elektronok sokszor kevesebb, mint az átlagos termikus mozgás

ahol - a szabad úthossza elektronok; e - az elektron töltése.



  1. A villamos vezetőképesség a fém, melyet egy nagy számú szabad töltéshordozók - elektronok vezetőképesség - vándor elektronok.

    1. A klasszikus elmélet Drude Lorentz vezetési elektronok mint elektron gáz. a következő tulajdonságokkal rendelkezik az ideális gáz.

    2. A koncentráció a vezetési elektronok arányos az atom koncentráció

(Október 28 október 29 ÷ m 3)

ahol NA - Avogadro-szám, A - atomsúlya fém, ρ - sűrűsége azt.

Május 10 m / s

    1. Az elektromos mező hatására a szabályos mozgását (drift) az elektronok. Az áramsűrűség határozza meg

ahol - az átlagos driftsebesség elektronok (-4 m / s)

ahol L - a lánc hossza, c - a fénysebesség.



    1. Összhangban a klasszikus elmélet kapunk

és

ahol m - az elektron tömege; u - átlagsebesség a termikus mozgás az elektronok.



  1. Az átlagos szabad úthossz az elektron elektromos mező szerezni sebesség vmax. Amikor az ütközést a ion elveszti ezt elektron energia ami megy a belső energia a vezető (a vezető melegítjük).

    1. Az érték, amely számszerűen egyenlő a felszabaduló energia egységnyi térfogatú a vezetőszegmensek időegységenként nevezik térfogatsűrűsége a hőteljesítmény az elektromos áram.

    2. A térfogatsűrűség a hőteljesítmény az elektromos áram egyenlő skalár szorzata vektorok az áramsűrűség és az elektromos térerősség (Joule jog)



  • a térfogatsűrűsége a hőteljesítmény az elektromos áram nem függ a jellegétől elektron ütközés;

  • törvények az energiamegmaradás és a lendület, hogy átkerül egy ütközés során ion csak kis része az energia az elektron

- rugalmatlan ütközés; - rugalmas ütközés.

  1. Minden fém arány a hővezetési λ és fajlagos elektromos vezetőképesség γ egyenesen arányos a T hőmérsékletnek (Wiedemann-Franz jog)



  1. A hátrányok a klasszikus elmélet az elektromos vezetőképesség:

    1. Nem tudja megmagyarázni a kísérletileg megfigyelt lineáris függését az ellenállás a hőmérséklet.

    2. Helytelen érték moláris hőkapacitás fém kotoravya kell kialakulni a kristályrács fajhő (3R), és a hőkapacitása az elektron gáz (3R / 2). Szerint azonban a törvény Dulong-Petit moláris hőkapacitás alig különbözik fémek 3R.

    3. A kísérleti értékek az ellenállás és az elméleti értékek az átlag sebessége elektronok vezet az érték az átlagos szabad úthossz, két nagyságrenddel nagyobb, mint az időszak a kristályrács a fém.

  2. Coulomb kölcsönhatás erők hatására újraelosztását díjak a karmester, ahol a potenciál minden pontján a vezető vonalban, az elektromos térerősség belül vezető nulla lesz.

    1. Ahhoz, hogy a DC-köri kell cselekedni, hogy a hordozók nem csak a Coulomb erők, hanem a nem-elektrosztatikus erők. fenntartása egy előre meghatározott értéket, a villamos térerősség a vezetőben. Ezek az erők az úgynevezett külső erők.

    2. Külső erők hatnak belülről az elektromos energiát a töltéshordozók mozognak erejével szemben az elektrosztatikus mező.

  3. Ha a vezető egy villamos energiaforrást, tetszőleges pontja a vezeték van egy elektrosztatikus térbe, amelynek erőssége a Coulomb erők Ekul és külső térerő intenzitása Estoril = Fstor / q. és a kapott térerősség



    1. Szerint Ohm-törvény, az áramsűrűség



    1. Szorozzuk mindkét oldalán hosszú ρ és egy kis részáramkörökké dl. Az áramkör része között 1. és 2. pont (az I = js)



    1. Az integrál számszerűen egyenlő a munkát, hogy a Coulomb erő mozgatáskor pozitív töltést 1. pont 2 pont



    1. A második integrál számszerűen egyenlő a külső erők a mozgás egyetlen pozitív töltés a pont pont 1. 2. Ez az integrál definiálja elektromotoros erő



    1. NapryazheniemU12 az áramköri 1 - 2 az a fizikai mennyiség, amely számszerűen egyenlő a munkáját a Coulomb és a külső erők, amikor a mozgó egység pozitív töltés a pont 1 pont 2



    1. SoprotivleniemR12 lánc közti rész 1. és 2. pontjában a szerves

Egy homogén vezető állandó keresztmetszetű



    1. Általánosított Ohm törvénye (a törvény Ohm integrál formában), minden egyes lánc részén



    1. Az egyenes zártláncú áramerősség ugyanaz valamennyi szegmensében. és az áramkör maga egy része a megfelelő végeit.

ahol ξ - algebrai összege minden elektromotoros erő a lánc.



    1. Ha egy zárt áramkört egy olyan elektromos energiaforrás ξ EMF és belső ellenállása R. és az ellenállást a külső része a kör egyenlő R. Ohm törvénye a formája

és a potenciális különbség a forrás terminálok egyenlő a feszültséget a külső része az áramkör



    1. Ha az áramkör nyitott, akkor nincs áram és



    1. A folyosón keresztül áram a karmester szerint a törvény a Joule hő keletkezik



  1. Számítás elágazó láncok áll megtalálásában áramok különböző részein az ilyen láncok a megadott értékeket az ellenállás áramköri rész és ebbe bezárt EMF.

    1. Csomópont egy pont elágazó láncú, amelyben konvergál több mint két vezetéket.

    2. Kirchhoff első szabály (szabály csomópontok). algebrai összege áramok konvergálnak a csomópont nullával egyenlő.



    1. Vtoroepravilo Kirchhoff (szabály áramkörök). bármely zárt hurkú önkényesen kiválasztott egy elágazó láncú, az algebrai összege termékek áramok Ii ellenállás Ri a megfelelő részein ez az áramkör megegyezik a algebrai összege EMF egy áramkörben



    1. A második szabály lehetővé teszi, Kirchhoff count értéket az áramok és ellenállások a nehéz területen az elektromos áramkörök

      1. A sorosan kapcsolt vezetékek ellenállások R1, R2 és R3 lehet írni

de egy egyenes láncú és

Ez azt jelenti, hogy a sorozat vezetékeinek összekapcsolása az áramkör ellenállását összegével egyenlő az ellenállások vezetők alkotó áramkört.



      1. A párhuzamos kapcsolása vezetékek ellenállások R1, R2 és R3 lehet írni

de alkalmazásával Kirchhoff első szabálya bármelyik csomópont, megkapjuk

Ez azt jelenti, hogy a vezetékek párhuzamosan kapcsolt áramköri ellenállás az összegével reciprokának ellenállása a vezetékek alkotó áramköri.

Kapcsolódó cikkek

előző ◈ a következő