Законы постоянного тока

Законы
постоянного
тока
Законы постоянного тока
•Условия существования тока
•Характеристики тока
•Закон Ома для участка цепи
•Напряжение
•Сопротивление
•Электрические цепи
•Измерение I и U
•Работа и мощность тока
•Электродвижущая сила
•Закон Ома для полной цепи
Электрический ток – это направленное
(упорядоченное) движение заряженных
частиц.
Условия существования
электрического тока
1. Наличие свободных заряженных
частиц (проводники).
2. Наличие электрического поля,
заставляющего двигаться
заряженные частицы. ( F = Eq )
Характеристики электрического
тока
1. Направление электрического тока.
F
F
Е
За направление электрического тока
принято направление движения
положительно заряженных частиц.
Характеристики электрического
тока
2. Сила тока.
Сила тока – это физическая величина,
численно равная отношению заряда,
прошедшего через поперечное сечение
проводника за некоторый промежуток
времени к значению этого промежутка.
Сила тока
S

t
q
I
t
q  q 0 N
N  nV
V  St
I  q0 nS
Напряжение
Электрическое поле совершает работу,
заставляя заряженные частицы
перемещаться по проводнику,
следовательно оно совершает работу.
Напряжение - физическая величина равная
отношению работы поля по перемещению
электрического заряда к значению этого
заряда.
Зависимость силы тока от
напряжения и сопротивления
I
1
I
2
0
U
0
R
Закон Ома для участка цепи
1827 год – Георг Ом
Сила тока в участке цепи прямо
пропорциональна напряжению на
концах этого участка и обратно
пропорционально его
сопротивлению.
U
I
R
Сопротивление
Сопротивление металлов зависит от:
• Вида металла (различные
кристаллические решетки)
• Длины проводника
• Площади поперечного сечения проводника
Сопротивление
l
R
S
 - удельное сопротивление
RS

l
 Ом  мм 2 

   Ом  м 
м


Последовательное соединение
проводников
1
2
3
I общ  I1  I 2  I 3  ...

U общ  U1  U 2  U 3  ...
 U  Ed 
Rобщ  R1  R2  R3  ...

U общ
I
U1 U 2 U 3



 ...
I
I
I

q0 N
I
t

Последовательное соединение
проводников
1
2
3
если R1  R2  R3  ..., то Rобщ  NR
N  число резисторов
Параллельное соединение
проводников
1
2
3
I общ  I1  I 2  I 3  ...

U общ  U1  U 2  U 3  ...
 U  Ed 
q0 N
I
t

1
1
1
1
 
  ...  I общ  I1  I 2  I 3 ... 
Rобщ R1 R2 R3
U
U U U
Параллельное соединение
проводников
1
2
3
если R1  R2  R3  ..., то Rобщ
N  число резисторов
R

N
Измерение силы тока
амперметр
А
А
R
R
I
U
IR 
R
I
А
R
U
IR  I A
IA
U
IA 
R  RA
I R  I A , если RA  R
Измерение силы тока
I
R
IА
Iш
А
Rш
Если предел измерения амперметра недостаточен для
измерения силы тока на участке цепи, используется шунт –
резистор, включенный в цепь параллельно амперметру.
(Шунт предназначен для расширения предела измерения
амперметра).
I  nI A
I  IШ  IА
I Ш RШ  I А R A
RШ
IA
IA
RA
 RA
 RA

IШ
I  I A n 1
Измерение напряжения
вольтметр
V
R
U R U V
V
R
IR
IV
R
V
I
UR  I  R
RRV
U V  I  IV   R  I 
R  RV
U R  UV , если RV  R
Измерение напряжения
R
V
RD
Если предел измерения вольтметра недостаточен для
измерения напряжения на участке цепи, используется
добавочное сопротивление – резистор, включенный в цепь
последовательно с вольтметром. (Добавочное сопротивление
предназначено для расширения предела измерения
вольтметра).
U  nU V
U  U D  UV
UV U D

RV RD
U  UV
UD
RD  RV
 RV
 n  1RV
UV
UV
Работа тока
A  qU
A  IUt
U
A  I Rt
2
2
AQ
Q  I Rt
2
U
A
t
R

q  It


U
I
R

Мощность тока
A
P
t
Р  Вт
2
U
P  IU  I R 
R
2
Электродвижущая сила
Характеристики
источника тока:
•Электродвижущая
сила (ЭДС)
Fк Fст
Fк
Fк
Aст

q
   В
•Внутреннее сопротивление
r   Ом
Закон Ома для полной цепи
,r
Aст  q
q  It
R
Aст  It
I

Rr
Q  I Rt  I rt
  IR  Ir
Aст  Q
IR  U
2
2
It  I Rt  I rt
  IR  Ir
2
2
  U  Ir
Закон Ома для полной цепи
 0
 0
1 , r1
R1
 2 , r2
R3
R2
3 , r3
1 12 23 3
II 
RR11  RR22  RR33  rr11  rr22  rr33
Закон Ома для полной цепи
•Если I>0, то направление тока совпадает с
направлением обхода
•Если I<0, то направление тока противоположно
направлению обхода