Презентация на тему лекция 14

заряд,
то говорят, что через эту
поверхность течет
электрический

ток.
Электрический ток –
это направленное движение электрически заряженных частиц.
Для протекания тока необходимо наличие в данном тел (среде)
заряженных частиц, которые могут перемещаться в пределах всего тела (среды).
Электрический ток возникает при условии, что внутри тела (среды) существует электрическое поле,
которое обеспечивает направленное движение носителей тока на фоне их хаотического движения.

Такие частицы называются носителями тока.

– величина электрического заряда, переносимого
через рассматриваемую поверхность в

единицу времени

Если ток создаётся
носителями
обоих знаков, то

За направление тока принимается
направление, в котором перемещаются
положительные носители заряда.

Единица силы тока ампер устанавливается
на основе магнитного взаимодействия токов

с помощью вектора плотности тока
Величина плотности

тока численно равна отношению силы тока
через площадку, расположенную в данной точке перпендикулярно
к направлению движения носителей заряда, к её площади

За направление

принимают направление

скорости упорядоченного движения
положительных носителей

произвольную
замкнутую поверхность.
Поток плотности тока
даёт заряд, скорость убывания заряда,
содержащегося

в объёме под этой поверхностью.

Выразим заряд в этом объёме
как интеграл от плотности
заряда по объёму:

Операции интегрирования по координатам и дифференцирования по времени можно
поменять местами:

По теореме Остроградского-Гаусса

закон сохранения электрического
заряда в дифференциальной форме.
Уравнение
также отражает
закон

сохранения заряда, но в интегральной форме.

Согласно этим уравнениям в точках,
которые являются источниками вектора

происходит убывание заряда.

Для постоянного тока

Это означает, что линии
тока замкнуты, т.е. непрерывны.

которых
носители движутся против электростатических сил.

Перемещение носителей на этих участках
возможно лишь с помощью сил
неэлектростатического происхождения,
называемых сторонними силами.

Сторонние силы характеризуют работой, которую они совершают

над перемещающимися по цепи зарядами:

Отношение работы сторонних сил к

заряду, над которым она совершена

называется электродвижущей силой:

электростатическими силами над единичным положительным
зарядом, называется напряжением на

данном участке цепи.

Результирующая сила, действующая в каждой точке на заряд
равна сумме электростатической и сторонней силы:

Работа, совершаемая этой силой над зарядом
на участке

определяется выражением:

сила тока, текущего по однородному
участку цепи, пропорциональна
напряжению на

этом участке:

Величина

обратная коэффициенту

пропорциональности между силой тока

и напряжением называется сопротивлением этого участка цепи.

Для однородного цилиндрического проводника

– удельное электрическое сопротивление,

– длина проводника,

- площадь его поперечного сечения.

Удельное электрическое сопротивление численно равно
сопротивлению проводника длиной 1 м и площадью сечения 1 м2.

тока происходит
в направлении напряжённости поля, т.е.
направления векторов

и

совпадают.

Применим закон Ома

для элементарного

участка проводника.

Через поперечное сечение течёт

ток силой

Напряжение на участке цепи

Сопротивление выделенного элементарного участка

Подставим эти выражения в закон Ома

В векторном виде

– з-н Ома в дифференциальной ф-е.

– удельная электрическая
проводимость.

ФОРМЕ
На неоднородном участке цепи на носители
тока действуют не

только электростатические,
но и сторонние силы:

По закону Ома для однородного участка
средняя скорость упорядоченного движения
носителей тока пропорциональна
электростатической силе.

При наличии нескольких сил, действующих на носители тока,
средняя скорость носителей пропорциональна сумме сил, поэтому

Покажем это:

Это закон Ома для неоднородного участка цепи
в дифференциальной форме.

ФОРМЕ
Переведём векторную дифференциальную форму закона Ома
в скалярную

интегральную форму.

Для этого:

выразим удельную электрическую проводимость

через

удельное электрическое сопротивление

умножим обе части

закона Ома скалярно на элемент линии тока

и на площадь

элементарного объёма проводника

Интегрируя по длине и площади, получим:

данном
участке цепи, совершают над прошедшим зарядом работу
Разделив работу

на время, за которое она совершена, получим
мощность развиваемую током на рассматриваемом участке цепи:

Отношение мощности, развиваемой током в проводнике к объему
этого проводника называется удельной мощностью тока

Мощность

развиваемую в объёме

найдём, умножив

число носителей в этом объёме

на мощность

результирующей силы, действующей на каждый носитель тока.

закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

подобно молекулам газа.
В промежутках между столкновениями
они движутся свободно, проходя

путь
между столкновениями (в среднем).
Электроны сталкиваются в основном не
между собой, а с ионами решетки.

электрон при-
обретает дополнительную кинетическую
Энергию



Каждый электрон претерпевает за секунду

столкновений.

следует, что сопротивле-
ние металлов должно возрастать как
корень квадратный из

абсолютной тем-
пературы. Это противоречит опытным
данным, согласно которым сопртивление
металлов растет пропорционально T.
В рамках классической теории невозмож-
но объяснить сверхпроводимость.