Закон ома для неоднородного у

На практике видно, что для поддержания стабильного тока в замкнутой цепи необходимы силы принципиально иной природы, нежели кулоновские, тогда наблюдается случай, когда на участке цепи на свободные электрические заряды одновременно действуют как силы электрического поля, так и сторонние силы (любые неконсервативные силы, действующие на заряд, за исключением сил электрического сопротивления (кулоновских сил)). Такой участок называется неоднородным участком цепи. На рисунке ниже приведен пример такого участка.

Напряженность поля в любой точке цепи равна векторной сумме поля кулоновских сил и поля сторонних сил:

Сформулируем закон Ома для неоднородного участка цепи — Сила тока прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его полному сопротивлению:

– формула закона Ома для неоднородного участка цепи.

  • I – сила тока,
  • U12 – напряжение на участке,
  • R – полное сопротивление цепи.

Разность потенциалов характеризует работу силы электрического поля по переносу единичного положительного заряда (q) из точки 1 в точку 2:

— где φ1 и φ 2 – потенциалы на концах участка.

ЭДС характеризует работу сторонних сил по переносу единичного положительного заряда точки 1 в точку 2: — где ε12 – ЭДС, действующая на данном участке, численно равна работе по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

Напряжение на участке цепи представляет собой суммарную работу сил ЭП и сторонних сил:

Тогда закон Ома примет вид:

ЭДС может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от полярности включения ЭДС в участок. Если внутри источника тока обход совершается от отрицательного полюса к положительному, то ЭДС положительная (см. рисунок). Сторонние силы при этом совершают положительную работу. Если же обход совершается от положительного полюса к отрицательному, то ЭДС отрицательная. Проще говоря, если ЭДС способствует движению положительных зарядов, то ε>0, иначе ε

Определить ток, идущий по изображенному на рисунке участку АВ. ЭДС источника 20 В, внутреннее сопротивление 1 Ом, потенциалы точек А и В соответственно 15 В и 5 В, сопротивление проводов 3 Ом.

  • ε = 20 В
  • r = 1 Ом
  • φ1 = 15 В
  • φ2 = 5 В
  • R = 3 Ом
  • I – ?
  • Запишем закон Ома для неоднородного участка цепи —
  • Считая, что точка А начало участка, а точка В – конец, возьмем ЭДС со знаком «минус» и, подставив исходные данные, получим
  • Знак «минус» говорит о том, что ток идет от точки В к точке А, от точки с меньшим потенциалом к точке с большим, что обычно для источников тока.
  • Ответ: –2,5 А
  • Два элемента соединены «навстречу» друг другу, как показано на рисунке. Определить разность потенциалов между точками А и В, если ε1 = 1,4 В, r1 = 0,4 Ом, ε2 = 1,8 В, r2 = 0,6 Ом.

    4.5. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Электродвижущая сила

    Для того, чтобы электрический ток существовал длительное время необходимо наличие замкнутой цепи, свободных носителей зарядов частиц и сторонних сил. В проводнике заряженные частицы движутся под действием кулоновских сил в направлении от точки с большим потенциалом 1 к точке с меньшим потенциалом 2. Сторонние силы (силы не электростатического происхождения) непрерывно отводят заряды от конца проводника с меньшим потенциалом, и подводят их к концу с большим потенциалом (рис.4.6).

    Циркуляция вектора напряженности электростатического поля равна нулю. Поэтому в замкнутой цепи наряду с участками, на которых положительные заряды движутся в сторону убывания потенциала, должны иметься участки, на которых перенос положительных зарядов происходит в направлении возрастания потенциала, т.е. против сил электростатического поля (см. изображенную штрихом часть цепи на рис. 4.6).

    Рассмотрим участок 12 цепи (рис.4.7), на котором действуют кулоновские и сторонние силы, поля которых характеризуется напряженностями и. Напряженность результирующего поля,

    действующего на электроны, равна сумме напряженностей кулоновского поля и поля сторонних сил:

    . (4.17)

    Выделим бесконечно малый элемент проводника dl и запишем с учетом (4.17) закон Ома в дифференциальной форме:

    . (4.18)

    Умножив левую и правую часть выражения (4.18) на , получаем:

    . (4.19)

    Учтем, что все векторы в выражении (4.19) коллинеарны, поскольку являются касательными к линиям тока, а модуль плотности тока j = I /S, где I – сила тока в проводнике; S – площадь поперечного сечения проводника. Тогда выражение (4.19) можно переписать в виде

    . (4.20)

    Проинтегрируем выражение (4.20) по длине участка проводника от сечения 1 до сечения 2 с учетом того, что сила тока в каждом сечении проводника одинакова:

    . (4.21)

    Рассмотрим подробнее физический смысл всех слагаемых, входящих в выражение (4.21). Первое численно равно удельной работе кулоновских сил по перемещению заряда из точки 1 в точку 2, т.е. разности потенциалов между этими точками:

    . (4.22)

    Второе слагаемое называется электродвижущей силой (ЭДС) Е12, действующей на участке цепи 12.

    . (4.23)

    Электродвижущая сила численно равна удельной работе сторонних сил по перемещению заряда из точки 1 в точку 2. Эта работа производится за счет источника энергии. Поэтому величину Е12 можно назвать электродвижущей силой источника энергии, включенного на участке цепи 12.

    Напряжением (падением напряжения) на участке цепи 12 называется физическая величина , численно равная удельной работе, совершаемой суммарным полем кулоновских и сторонних сил при перемещении заряда из точки1 в точку 2:

    , (4.24)

    . (4.25)

    Введенное нами понятие напряжения не совпадает с тем, которым часто пользуются в электростатике для обозначения разности потенциалов, а является его обобщением. Напряжение на участке цепи равно разности потенциалов только в том случае, если на этом участке не приложены сторонние силы.

    (4.26)

    называется сопротивлением участка цепи между сечениями 1 и 2.

    С учетом (4.25) и (4.26) выражение (4.21) можно записать так:

    . (4.27)

    Это выражение является математической записью обобщенного закона Ома для участка цепи: произведение сопротивления участка цепи на силу тока в нем равно сумме разности потенциалов на этом участке и ЭДС всех источников, включенных на участке.

    При выводе уравнения (4.27) мы обходили выделенный участок цепи в направлении электрического тока (вектор совпадал с вектором плотности тока). Поэтому при определениии ЭДС Ei нужно пользоваться следующим правилом знаков. Падение напряжения считается положительным, если направление тока соответствует направлению обхода участка цепи от точки1 к точке 2. В противном случае падение напряжения считается отрицательным. ЭДС Ei считаются положительными, если направление обхода участка цепи от точки 1 к точке 2 соответствует перемещению внутри источника Еi от полюса “–“ к полюсу “+“. В противном случае Еi следует считать отрицательными.

    Применим обобщенный закон Ома к участку цепи, изображенному на рис. 4.8. Выберем условно положительное направление тока, как показано на рисунке, и направление обхода от точки 1 к точке 2. Тогда для участка цепи 1 – Е – R2 получим

    , (4.28)

    где r  внутреннее сопротивление источника тока.

    Применяя обобщенный закон Ома к участку 1V2 (обход через вольтметр), получаем

    , (4.29)

    где IВ  ток, проходящий через вольтметр; RВ  сопротивление вольтметра.

    Произведение IВ RВ  это показания вольтметра. Следовательно, вольтметр показывает разность потенциалов между точками подключения.

    Закон ома для неоднородного у

    1.8. Электрический ток. Закон Ома

    Если изолированный проводник поместить в электрическое поле то на свободные заряды q в проводнике будет действовать сила В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, скомпенсирует полностью внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника будет равно нулю (см. § 1.5).

    Однако, в проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током . За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле.

    Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δ q , переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 1.8.1) за интервал времени Δ t , к этому интервалу времени:

    Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным .

    В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А). Единица измерения тока 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током (см. § 1.16).

    Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи , в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. Электрическое поле в разных точках такой цепи неизменно во времени. Следовательно, электрическое поле в цепи постоянного тока имеет характер замороженного электростатического поля. Но при перемещении электрического заряда в электростатическом поле по замкнутой траектории, работа электрических сил равна нулю (см. § 1.4). Поэтому 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 .

    Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Источник тока в электрической цепи играет ту же роль, что и насос, который необходим для перекачивания жидкости в замкнутой гидравлической системе. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

    При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

    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):

    Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

    При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.

    Цепь постоянного тока можно разбить на отдельные участки. Те участки, на которых не действуют сторонние силы (т. е. участки, не содержащие источников тока), называются однородными . Участки, включающие источники тока, называются неоднородными .

    При перемещении единичного положительного заряда по некоторому участку цепи работу совершают как электростатические (кулоновские), так и сторонние силы. Работа электростатических сил равна разности потенциалов Δφ12 = φ1 – φ2 между начальной (1) и конечной (2) точками неоднородного участка. Работа сторонних сил равна по определению электродвижущей силе 12, действующей на данном участке. Поэтому полная работа равна

    Величину U 12 принято называть напряжением на участке цепи 1–2. В случае однородного участка напряжение равно разности потенциалов:

    Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I , текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорциональна напряжению U на концах проводника:

    Величину R принято называть электрическим сопротивлением . Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором . Данное соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

    В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом (Ом). Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 В возникает ток силой 1 А.

    Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными . Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками , сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при токах достаточно большой силы наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

    Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон Ома записывается в следующей форме:

    Это соотношение принято называть обобщенным законом Ома или законом Ома для неоднородного участка цепи .

    На рис. 1.8.2 изображена замкнутая цепь постоянного тока. Участок цепи ( cd ) является однородным.

    Закон Ома для однородного, неоднородного участка цепи и замкнутой (полной) цепи. Сопротивление проводников. Дифференциальная форма закона Ома

    Закон Ома для однородного участка цепи:

    Участок цепи называется однородным, если в его состав не входит источник тока. I=U/R, 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором сила в 1А течет при 1В.

    Величина сопротивления зависит от формы и свойств материала проводника. Для однородного цилиндрического проводника его R=ρl/S, ρ – величина, зависящая от использованного материала – удельное сопротивление вещества, из ρ=RS/l следует, что (ρ) = 1 Ом*м. Величина, обратная ρ – удельная проводимость γ=1/ρ.

    Экспериментально установлено, что при повышении температуры электрическое сопротивление у металлов увеличивается. При не слишком низких температурах удельное сопротивление металлов растет

    абсолютной температуре p = α*p0*T, p0 – удельное сопротивление при 0 о С, α – температурный коэффициент. Для большинства металлов α = 1/273 = 0,004 К -1 . p = p0*(1+ α*t), t – температура в о С.

    Согласно классической электронной теории металлов в металлах с идеальной кристаллической решеткой электроны движутся не испытывая сопротивления (p = 0).

    Причина, вызывающая появление электрического сопротивления – посторонние примеси и физические дефекты кристаллической решетки, а также тепловое движение атомов. Амплитуда колебаний атомов зависит от t. Зависимость удельного сопротивления от t является сложной функцией:

    p(T) = pост + pид., pост – остаточное удельное сопротивление, pид.— идеальное сопротивление металла.

    Идеальное сопротивление соответствует абсолютно чистому металлу и определяется лишь тепловыми колебаниями атомов. На основании общих соображений уд. сопротивление ид. металла должно стремиться к 0 при T → 0. Однако удельное сопротивление как функция слагается из суммы независимых слагаемых, поэтому в связи с наличием примесей и др. дефектов кристаллической решетки удельного сопротивления при понижении t → к некоторому росту пост. pост . Иногда для некоторых металлов температурная зависимость p проходит через минимум. Величина ост. уд. сопротивления зависит от наличия дефектов в решетке и содержания примесей.

    j=γ*E – закон Ома в дифференцированной форме, описывающий процесс в каждой точке проводника, где j – плотность тока, Е – напряженность электрического поля.

    Цепь включает резистор R и источник тока. На неоднородном участке цепи на носители тока действуют кроме электростатических сил сторонние силы. Сторонние силы способны вызвать упорядоченное движение носителей тока, такие как электростатические. На неоднородном участке цепи к полю электрических зарядов добавляется поле сторонних сил, создаваемое источником ЭДС. Закон Ома в дифференцированной форме: j=γE. Обобщая формулу на случай неоднородного проводника j=γ(E+E*)(1).

    От закона Ома в дифференцированной форме для неоднородного участка цепи можно перейти к интегральной форме закона Ома для этого участка. Для этого рассмотрим неоднородный участок. В нем поперечное сечение проводника может быть непостоянным. Допустим, что внутри этого участка цепи существует линия, которую будем называть контуром тока, удовлетворяющая:

    1. В каждом сечении перпендикулярно контуру величины j, γ, E, E* имеют одинаковые значения.

    2. j, E и Е* в каждой точке направлены по касательной к контуру.

    Выберем произвольно направление движения по контуру. Пусть выбранное направление соответствует перемещению от 1 к 2. Возьмем элемент проводника площадью S и элементом контура dl. Спроецируем векторы, входящие в (1) на элемент контура dl: j=γ(E+E*) (2).

    I вдоль контура равна проекции плотности тока на площадь: I=jS (3).

    Удельная проводимость: γ=1/ρ. Заменяя в (2) I/S=1/ρ(E+E*).Умножим на dl и проинтегрируем вдоль контура ∫Iρdl/S=∫Eedl+∫E*edl. Учтем, что ∫ρdl/S=R, а ∫Eedl=(φ12), ∫E*edl= ε12, IR= ε12+(φ12). ε12, как и I – величина алгебраическая, поэтому условились, когда ع способствует движению положительных носителей тока в выбранном направлении 1-2, считать ε12>0. Но на практике этот случай, когда при обходе участка цепи в начале встречается отрицательный полюс, затем положительный. Если ع препятствует движению положительных носителей, в выбранном направлении, то ε12 2 Rτ – это уравнение было установлено экспериментально Джоулем и независимо от него Ленцем и носит название закона Джоуля-Ленца в интегральной форме. Полученная формула позволяет определить тепло во всем проводнике.

    1.7.3. Сторонние силы и ЭДС

    Для того чтобы поддерживать ток достаточно длительное время, необходимо от конца проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить, а к другому концу — с большим потенциалом — подводить электрические заряды, т.е. необходим круговорот зарядов. Поэтому в замкнутой цепи, наряду с нормальным движением зарядов, должны быть участки, на которых движение (положительных) зарядов происходит в направлении возрастания потенциала, т.е. против сил электрического поля (рис. 1.7.1).

    Перемещение заряда на этих участках возможно лишь с помощью сил неэлектрического происхождения (сторонних сил): химические процессы, диффузия носителей заряда, вихревые электрические поля. Аналогия — насос, качающий воду в водонапорную башню, действует за счет негравитационных сил (электромотор).

    Сторонние силы можно характеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по замкнутой цепи или ее участку зарядами (рис.1.7.2).

    Величина ε, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда в цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи:

    Как видно из (1.7.6), размерность ЭДС совпадает с размерностью потенциала, т.е. измеряется в вольтах.

    1.7.4. Закон Ома для неоднородного участка цепи

    Рассмотрим неоднородный участок цепи, участок, содержащий источник ЭДС (т.е. участок, где действуют неэлектрические силы). Напряженность Е поля в любой точке цепи равна векторной сумме поля кулоновских сил и поля сторонних сил, т.е. E = Ек + Ест.

    Закон ома для неоднородного участка цепи

    На основании таких допущений и оценок создаётся возможность экспериментальной проверки теоремы Остроградского – Гаусса с по-мощью графического компьютерного моделирования электростатиче-ских полей в данной лабораторной работе.

    Эксперимент 1. Постоянное пространственное распределение переменного заряда внутри замкнутой поверхности

    1. В нижнем правом прямоугольнике «Конфигурация» нажмите мышью кнопку «Два заряда».

    2. Зацепив мышью, перемещайте движок регулятора первого за-ряда до установления значения, указанного в таблице 9.1, для вашей бригады.

    Установочные значения физических параметров для проведения экспериментов

    3. Аналогичным образом установите заданное в таблице 9.1 рас-стояние d между зарядами.

    4. Установите мышью на кнопке «Силовые линии» флажок.

    5. Установите величину второго заряда 0 и подсчитайте число силовых линий Ф выходящих и Ф, входящих через границы замк-нутого контура, которым в опыте будет являться прямоугольная рам-ка окна опыта. При этом внимательно смотрите за направлением стрелок на силовых линиях поля. Запишите эти данные и разность

    Ф (Ф ) (Ф ) в таблицу 9.2.

    6. Последовательно устанавливайте заряды: q2 = +1, +2, +3, +4,

    +5 мкКл и выполните п. 5 ещё 5 раз.

    Эксперимент 2. Переменное пространственное распределение постоянного заряда внутри замкнутой поверхности

    1. Установите значения q1 и q2 , соответствующие значениям,

    указанным в таблице 1 для вашей бригады.

    2. Установите также минимальное расстояние между зарядами d 2 м и на экране окна эксперимента, подсчётом определите числа

    3. Последовательно увеличивая расстояние между зарядами с шагом 0,5 м, выполните п. 2 ещё 6 раз.

    4. Результаты измерений запишите в таблицу 9.3.

    Обработка данных и анализ результатов

    1. Постройте по данным таблицы 9.2 график зависимости потока вектора напряжённости Ф от величины заряда q .

    2. По котангенсу угла наклона графика, используя выражения (9.4) и (9.5), определите электрическую постоянную 0 .

    3. По данным, приведённым в таблице 9.3, постройте график за-висимости потока вектора напряжённости Ф от расстояния между за-рядами d .

    4. По построенным графикам сделайте анализ результатов и оцените погрешность проведённых измерений.

    1. Какие поля называют электростатическими?

    2. Что такое напряжённость электростатического поля?

    3. Как определяется направление вектора напряжённости?

    4. Что такое поток вектора напряжённости?

    5. Какая линия называется силовой? Почему они не могут пере-секаться?

    6. Какая линия называется эквипотенциальной?

    7. Докажите, что эквипотенциальные и силовые линии ортого-нальны.

    8. От чего зависит густота силовых и эквипотенциальных ли-ний?

    9. В чём заключается физический смысл теоремы Остроград-ского – Гаусса?

    10. Рассчитайте, используя теорему Остроградского – Гаусса: а) поле равномерно заряженной бесконечной плоскости; б) поле двух бесконечных параллельных разноимённо заря-

    женных плоскостей; в) поле равномерно заряженной сферической поверхности;

    г) поле объёмно заряженного шара; д) поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити).

    11. Каким образом теорема Остроградского – Гаусса и следствия из неё могут быть косвенным подтверждением справедливо-сти закона Кулона?

    Лабораторная работа № 10 ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ

    Запустите программу «Цепи постоянного тока». с изображением страницы. ния.

    «Электричество и магнетизм». Выберите Нажмите вверху внутреннего окна кнопку Прочитайте краткие теоретические сведе-

    знакомство с компьютерным моделированием цепей посто-янного тока;

    экспериментальное подтверждение закона Ома для неодно-родного участка цепи.

    Краткие сведения из теории

    Сила тока прямо пропорциональна количеству заряда, прошед-шего через проводник за единицу времени: I dqdt .

    Закон Ома для участка цепи: величина силы тока, текущего по однородному (в смысле отсутствия сторонних сил) металлическому проводнику, пропорциональна падению напряжения U на проводнике

    где R – сопротивление проводника.

    Резистором называется устройство, обладающее заданным по-стоянным сопротивлением. Реостатом называется переменное сопро-тивление.

    Напряжением на участке цепи 1–2 называется физическая вели-чина, определяемая выражением:

    Закон Ома для неоднородного участка цепи:

    где 1 и 2 – потенциалы концов участка;

    E12 – ЭДС, действующая на данном участке цепи.

    Применяя закон Ома для неоднородного участка цепи, необхо-димо помнить о правиле выбора знаков: произведение IR следует брать со знаком «+», если направление обхода совпадает с направле-нием тока на этом участке, ЭДС E12 будет иметь знак «+», если её на-

    правление (от минуса к плюсу) совпадает с направлением обхода. При этом надо иметь в виду, что вольтметр, подключённый к концам лю-бого участка цепи, будет показывать разность потенциалов между точками подключения прибора, а направление отклонения стрелки прибора будет определяться параметрами внешней цепи.

    Таким образом, закон Ома для полной цепи можно записать в

    Из формулы (10.1) видно, что при I 0 вольтметр покажет ЭДС источника, включённого в данный участок цепи.

    Методика и порядок измерений

    В данной лабораторной работе изучается модель электрической цепи, содержащей на одном из своих участков источник электродви-жущей силы (ЭДС). На этом участке, в зависимости от соотношений между параметрами цепи, разность потенциалов между его крайними точками может менять знак, переходя через 0. Соберите на экране опыта замкнутую цепь, показанную на рисунке 10.1.

    Рис. 10.1. Электрическая цепь постоянного тока

    Для этого сначала щёлкните левой кнопкой мыши на кнопке

    ЭДС в нижней части экрана. Переместите маркер мыши на ра-бочую часть экрана, где расположены точки. Щёлкните левой кноп-кой мыши в рабочей части экрана, где должен быть расположен ис-точник ЭДС.

    Разместите далее последовательно с источником резисторы, вы-полняющие функции его внутреннего сопротивления r и сопротивле-

    ния неоднородного участка R1 (нажав предварительно кнопку

    в нижней части экрана), и амперметр (кнопка там же). Затем расположите резистор нагрузки (реостат) и последовательно соеди-нённый с ним амперметр. Над участком цепи расположите вольтметр

    , измеряющий разность потенциалов на этом неоднородном участке цепи.

    Соедините все указанные приборы в замкнутую цепь. Для этого

    нажмите кнопку соединительного провода внизу экрана, после чего переместите маркер мыши в рабочую зону схемы. Щёлкайте ле-вой кнопкой мыши в необходимых местах рабочей зоны и сформи-руйте замкнутую цепь, показанную на рисунке 10.1.

    Установите заданные значения параметров для каждого прибора цепи. Для этого щёлкните левой кнопкой мыши на кнопке со стрел-

    кой . Затем щёлкните на данном приборе. Подведите маркер мыши к движку появившегося регулятора, нажмите на левую кнопку мыши и, удерживая её в нажатом состоянии, установите значения R1 ,

    r , E , которые указаны в таблице 10.1, для вашей бригады.

    Журнал «Квант»

    Закон Ома для неоднородного участка цепи

    При прохождении электрического тока в замкнутой цепи на свободные заряды действуют силы со стороны стационарного электрического поля и сторонние силы. При этом на отдельных участках этой цепи ток создается только стационарным электрическим полем. Такие участки цепи называются однородными. На некоторых участках этой цепи, кроме сил стационарного электрического поля, действуют и сторонние силы. Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называют неоднородным участком цепи.

    Для того чтобы выяснить, от чего зависит сила тока на этих участках, необходимо уточнить понятие напряжения.

    Рассмотрим вначале однородный участок цепи (рис. 1, а). В этом случае работу по перемещению заряда совершают только силы стационарного электрического поля, и этот участок характеризуют разностью потенциалов Δφ. Разность потенциалов на концах участка \(

    \Delta \varphi = \varphi_1 — \varphi_2 = \frac\), где AK — работа сил стационарного электрического поля. Неоднородный участок цепи (рис. 1, б) содержит в отличие от однородного участка источник ЭДС, и к работе сил электростатического поля на этом участке добавляется работа сторонних сил. По определению, \(

    \frac> = \varphi_1 — \varphi_2\), где q — положительный заряд, который перемещается между любыми двумя точками цепи; \(

    \varphi_1 — \varphi_2\) — разность потенциалов точек в начале и конце рассматриваемого участка; \(

    \frac> = \varepsilon\). Тогда говорят о напряжении для напряженности: Eстац. э. п. = Eэ/стат. п. + Eстор. Напряжение U на участке цепи представляет собой физическую скалярную величину, равную суммарной работе сторонних сил и сил электростатического поля по перемещению единичного положительного заряда на этом участке:

    U = \frac + \frac> = \varphi_1 — \varphi_2 + \varepsilon .\)

    Из этой формулы видно, что в общем случае напряжение на данном участке цепи равно алгебраической сумме разности потенциалов и ЭДС на этом участке. Если же на участке действуют только электрические силы (ε = 0), то \(

    U = \varphi_1 — \varphi_2\). Таким образом, только для однородного участка цепи понятия напряжения и разности потенциалов совпадают.

    Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид:

    где R — общее сопротивление неоднородного участка.

    ЭДС ε может быть как положительной, так и отрицательной. Это связано с полярностью включения ЭДС в участок: если направление, создаваемое источником тока, совпадает с направлением тока, проходящего в участке (направление тока на участке совпадает внутри источника с направлением от отрицательного полюса к положительному), т.е. ЭДС способствует движению положительных зарядов в данном направлении, то ε > 0, в противном случае, если ЭДС препятствует движению положительных зарядов в данном направлении, то ε

    Смотрите так же:

    • Пенсия по инвалидности 3 группа спб Пенсия по инвалидности 3 группы в 2018 году Те граждане, кто в силу состояния своего здоровья, не может боле трудиться по своей профессии, но способен выполнять другую, более простую работу либо работать по своей первоначальной специальности, но в […]
    • Патентный налог это Налоговые спецрежимы для ИП: деятельность по патенту Разделы: Налоговые спецрежимы для ИП: деятельность по патенту С 1 января 2013 года у индивидуальных предпринимателей (далее ИП) появилась возможность вести свой бизнес по патентной системе […]
    • Налог 86 ру узнать Чем грозят запросы налоговой инспекции в банки? С 1 июля 2014 года вступили в силу поправки в ст. 86 НК РФ, которые обязали банки сообщать в налоговую инспекцию информацию об открытии или о закрытии счета, изменении его реквизитов не только организациями и […]
    • 15 фз антитабачный закон Закон о штрафах за курение в неположенных местах принят Госдумой Госдума приняла во втором и третьем чтениях закон об административной ответственности за нарушение так называемого "антитабачного" закона. Документом, в частности, устанавливается, что […]
    • Положение лагеря дневного пребывания Летний лагерь дневного пребывания! Летний лагерь дневного пребывания «Вершина»! В прошлом году этот формат оказался удобным для детей и их родителей. В 2018 мы организуем тренировочный лагерь с детальным планом подготовки на каждую смену. Тренировками на […]
    • Мультики робокар поли и его друзья правила дорожного движения Действие мультфильма разворачивается в сказочном городе Брумсе, который расположен на берегу океана. В каждой новой серии Робокар Поли и его друзья спешат на помощь попавшим в беду. Фильм помогает юным зрителям изучать правила дорожного движения. Мультик […]
    • Правила лечения пролежней ПРОЛЕЖНИ ЛЕЧЕНИЕ Под пролежнями понимают некротические изменения в тканях (проще говоря, омертвение отдельных участков тела). Они возникают в результате длительного давления у лежачих больных или у ослабленных пациентов с определенными видами заболеваний […]
    • Как оформить стипендию малоимущим Последние изменения в правилах назначения социальной стипендии Социальная стипендия – это способ поддержания студентов, нуждающихся в помощи и обучающихся за счет федеральных, региональных или местных средств. О существовании данного пособия знают многие, но […]