Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Постоянный электрический ток

Содержание

10.1. Причины электрического токаЗаряженные объекты являются причиной не только электростатического поля, но еще и электрического тока.В этих двух явлениях, есть существенное отличие: Для возникновения электростатического поля требуются неподвижные, каким-то образом зафиксированные в пространстве заряды.Для возникновения электрического
Лекция 10. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК10.1. Причины электрического тока.10.2. Плотность тока.10.3. Уравнение непрерывности.10.4. 10.1. Причины электрического токаЗаряженные объекты являются причиной не только электростатического поля, но И					Где	 		   - объемная плотность заряда.Распределение напряженности Е и потенциала Если заряды неподвижны, т. е. распределение зарядов в пространстве стационарно, Наличие свободных зарядов приводит ктому, что ρ становится функциейвремени, что порождает изменение Количественной мерой тока служит I - заряд, перенесенный через заданную поверхность S Если, однако, движение свободных зарядов таково,что оно не приводит к перераспределению зарядов Как может оказаться, что заряды движутся, аплотность их не меняется, мы разберемсяпозже. Как известно из курса школьной физики, есть две основные характеристики электрического тока Или наоборот, модуль вектора плотности тока численно равен отношению силы Плотность тока j - есть более подробнаяхарактеристика тока, чем сила тока I.j Ясно, что плотность тока j связана с плотностью свободных зарядов ρ и За направление вектора   принимаютнаправление вектора Там, где носители только электроны,плотность тока определяетсявыражением: Поле вектора   можно изобразить графически спомощью линий тока, которые проводят Зная   в  каждой точке интересующей нас поверхности S Сила тока является скалярной величиной и алгебраической, а знак определяется выбором направления нормали к поверхности S. 10.3. Уравнение непрерывностиПредставим себе, в некоторой проводящейсреде, где течет ток, замкнутую поверхностьS. Мы знаем, что плотность постоянногоэлектрического тока одинакова по всемупоперечному сечению S однородногопроводника. Из этого следует, что плотностипостоянного тока в различныхпоперечных сечениях 1 и 2 Пусть S – замкнутая поверхность, а векторы    всюду проведены В интегральной форме можно записать:Это соотношение называется уравнениемнепрерывности. Оно является, по существу,выражением В случае постоянного тока, распределение зарядов в пространстве должно оставаться неизменным:следовательно, Линии    в случае постоянного тока нигде не начинаются и Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного проводника всюду равен нулю. 10.4. Сторонние силы и ЭДС Для того, чтобы поддерживать ток достаточнодлительное время, Поэтому в замкнутой цепи, наряду снормальным движением зарядов, должныбыть участки, на которых Перемещение заряда на этихУчастках возможно лишь спомощью сил неэлектрическогопроисхождения (сторонних сил):химические процессы, Сторонние силы можнохарактеризовать работой,которую они совершают надперемещающимися позамкнутой цепи зарядами Величина, равная работе сторонних силпо перемещению единичного положительного заряда в цепи,называется электродвижущей Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде: Работа сторонних сил на участке 1 – 2:Тогда Э.Д.С. Циркуляция вектора напряженности сторонних сил равна Э.Д.С., действующей в замкнутой цепи (алгебраической
Слайды презентации

Слайд 2 10.1. Причины электрического тока
Заряженные объекты являются причиной не

10.1. Причины электрического токаЗаряженные объекты являются причиной не только электростатического поля,

только электростатического поля, но еще и электрического тока.
В этих

двух явлениях, есть существенное отличие:
Для возникновения электростатического поля требуются неподвижные, каким-то образом зафиксированные в пространстве заряды.
Для возникновения электрического тока, требуется наличие свободных, не закрепленных заряженных частиц, которые в электростатическом поле неподвижных зарядов приходят в состояние упорядоченного движения вдоль силовых линий поля.
Упорядоченное движение свободных зарядов вдоль силовых линий поля - электрический ток.

Слайд 3





И


Где - объемная плотность заряда.



Распределение

И					Где	 		  - объемная плотность заряда.Распределение напряженности Е и потенциала

напряженности Е и потенциала φ электростатического поля связано с

плотностью распределения зарядов ρ в пространстве уравнением Пуассона:




Слайд 4 Если заряды неподвижны, т. е. распределение

Если заряды неподвижны, т. е. распределение зарядов в пространстве стационарно,

зарядов в пространстве стационарно, то ρ не зависит от

времени, в результате чего и Е, и φ являются функциями только координат, но не времени. Поэтому поле и называется электростатическим.

Слайд 5 Наличие свободных зарядов приводит к
тому, что ρ становится

Наличие свободных зарядов приводит ктому, что ρ становится функциейвремени, что порождает

функцией
времени, что порождает изменение со
временем и характеристик
электрического поля, появляется
электрический

ток. Поле перестает быть
электростатическим.


Слайд 6 Количественной мерой тока служит I - заряд, перенесенный

Количественной мерой тока служит I - заряд, перенесенный через заданную поверхность

через заданную поверхность S (или через поперечное сечение проводника),

в единицу времени, т.е.:

(10.1.3)






Слайд 7 Если, однако, движение свободных зарядов таково,
что оно не

Если, однако, движение свободных зарядов таково,что оно не приводит к перераспределению

приводит к перераспределению зарядов в
пространстве, то есть к изменению

со временем
плотности зарядов ρ, то в этом частном случае
электрическое поле – снова статическое.
Этот частный случай есть случай постоянного тока.
Ток, не изменяющийся по величине со временем – называется постоянным током
(10.1.4)


- отсюда видна размерность силы тока в СИ:



Слайд 8 Как может оказаться, что заряды движутся, а
плотность их

Как может оказаться, что заряды движутся, аплотность их не меняется, мы

не меняется, мы разберемся
позже.
Сначала введем количественные
характеристики электрического тока.


Слайд 9 Как известно из курса школьной физики, есть две

Как известно из курса школьной физики, есть две основные характеристики электрического

основные характеристики электрического тока – это сила тока I

и плотность тока j .
В отличие от силы тока, которая есть величина скалярная и направления не имеет, плотность тока – это вектор.
Связь между этими двумя физическими величинами такова:

(10.2.1)

10.2. Плотность тока





Слайд 10 Или наоборот, модуль вектора плотности тока

Или наоборот, модуль вектора плотности тока численно равен отношению силы

численно равен отношению силы тока через элементарную площадку, перпендикулярную

направлению движения носителей заряда, к ее площади:


(10.2.2)



Слайд 11 Плотность тока j - есть более подробная
характеристика тока,

Плотность тока j - есть более подробнаяхарактеристика тока, чем сила тока

чем сила тока I.
j - характеризует ток локально, в

каждой точке
пространства,
а I – это интегральная характеристика,
привязанная не к точке, а к области
пространства, в которой протекает ток.


Слайд 12 Ясно, что плотность тока j связана с плотностью

Ясно, что плотность тока j связана с плотностью свободных зарядов ρ

свободных зарядов ρ и со скоростью их движения

:









Слайд 13 За направление вектора принимают
направление вектора

За направление вектора  принимаютнаправление вектора    положительныхносителей зарядов

положительных
носителей зарядов (раньше не

знали о
существовании отрицательных носителей зарядов и
приняли так).
Если носителями являются как положительные, так и отрицательные
заряды, то плотность тока определяется формулой:

(10.2.4)

где и – объемные плотности зарядов.

Слайд 14 Там, где носители только электроны,
плотность тока определяется
выражением:

Там, где носители только электроны,плотность тока определяетсявыражением:



(10.2.5)


Слайд 15 Поле вектора можно изобразить графически с
помощью

Поле вектора  можно изобразить графически спомощью линий тока, которые проводят

линий тока, которые проводят так же, как и
линии вектора

напряженности

Слайд 16 Зная в каждой точке

Зная  в каждой точке интересующей нас поверхности S можно

интересующей нас поверхности S можно найти силу тока через

эту поверхность, как поток вектора :


(10.2.6)



Слайд 17 Сила тока является скалярной величиной и алгебраической,
а

Сила тока является скалярной величиной и алгебраической, а знак определяется выбором направления нормали к поверхности S.

знак определяется выбором направления нормали к поверхности S.







Слайд 18 10.3. Уравнение непрерывности
Представим себе, в некоторой проводящей
среде, где

10.3. Уравнение непрерывностиПредставим себе, в некоторой проводящейсреде, где течет ток, замкнутую

течет ток, замкнутую поверхностьS.
Для замкнутых поверхностей векторы
нормалей, а

следовательно, и векторы
принято брать наружу, поэтому интеграл


дает заряд, выходящий в единицу времени наружу из объема V, охваченного поверхностью S.





Слайд 19 Мы знаем, что плотность постоянного
электрического тока одинакова по

Мы знаем, что плотность постоянногоэлектрического тока одинакова по всемупоперечному сечению S

всему
поперечному сечению S однородного
проводника.
Поэтому для постоянного тока в

однородном
проводнике с поперечным сечением S сила тока:

(10.3.1)



Слайд 20 Из этого следует, что плотности
постоянного тока в различных
поперечных

Из этого следует, что плотностипостоянного тока в различныхпоперечных сечениях 1 и

сечениях 1 и 2 цепи обратно
пропорциональны площадям S1 и

S2 этих
сечений :



Слайд 21 Пусть S – замкнутая поверхность, а векторы

Пусть S – замкнутая поверхность, а векторы  всюду проведены по

всюду проведены по внешним нормалям
Тогда поток вектора

сквозь эту поверхность
S равен электрическому току I, идущему вовне
из области, ограниченный замкнутой
поверхностью S. Следовательно, согласно
закону сохранения электрического заряда,
суммарный электрический заряд q,
охватываемый поверхностью S, изменяется за
время на , тогда в
интегральной форме можно записать:
. (10.3.3)








Слайд 22 В интегральной форме можно записать:



Это соотношение называется уравнением
непрерывности.

В интегральной форме можно записать:Это соотношение называется уравнениемнепрерывности. Оно является, по

Оно является, по существу,
выражением закона сохранения электрического
заряда.

Дифференциальная форма записи

уравнения непрерывности.



Слайд 23 В случае постоянного тока, распределение зарядов в пространстве

В случае постоянного тока, распределение зарядов в пространстве должно оставаться неизменным:следовательно,

должно оставаться неизменным:


следовательно,

(10.3.5)
это уравнение непрерывности для постоянного тока (в интегральной форме).




Слайд 24 Линии в случае постоянного тока

Линии  в случае постоянного тока нигде не начинаются и нигде

нигде не начинаются и нигде не заканчиваются.
Поле вектора

не имеет источника.

В дифференциальной форме уравнение непрерывности для постоянного тока:





Слайд 25 Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного

Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного проводника всюду равен

проводника всюду равен нулю.
Докажем это: т.к. для

постоянного тока справедливо уравнение


отсюда



Избыточный заряд может появиться только на поверхности проводника в местах соприкосновения с другими проводниками, а также там, где проводник имеет неоднородности.




Слайд 26 10.4. Сторонние силы и ЭДС
Для того, чтобы поддерживать

10.4. Сторонние силы и ЭДС Для того, чтобы поддерживать ток достаточнодлительное

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.

Слайд 27 Поэтому в замкнутой цепи, наряду с
нормальным движением зарядов,

Поэтому в замкнутой цепи, наряду снормальным движением зарядов, должныбыть участки, на

должны
быть участки, на которых движение
(положительных) зарядов происходит в
направлении возрастания

потенциала, т.е.
против сил электрического поля

Слайд 28 Перемещение заряда на этих
Участках возможно лишь с
помощью сил

Перемещение заряда на этихУчастках возможно лишь спомощью сил неэлектрическогопроисхождения (сторонних сил):химические

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).

Слайд 29 Сторонние силы можно
характеризовать работой,
которую они совершают над
перемещающимися по
замкнутой

Сторонние силы можнохарактеризовать работой,которую они совершают надперемещающимися позамкнутой цепи зарядами

цепи зарядами


Слайд 30 Величина, равная работе сторонних сил
по перемещению единичного положительного

Величина, равная работе сторонних силпо перемещению единичного положительного заряда в цепи,называется

заряда в цепи,
называется электродвижущей силой
(Э.Д.С.), действующей в цепи:



(7.4.1)




Слайд 31 Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в

Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде:

виде:

(10.4.2)
– напряженность поля сторонних сил.




Слайд 32 Работа сторонних сил на участке 1 – 2:


Тогда

Работа сторонних сил на участке 1 – 2:Тогда Э.Д.С.

Э.Д.С.



(10.4.3)

Для замкнутой цепи:

(10.4.4)





  • Имя файла: postoyannyy-elektricheskiy-tok.pptx
  • Количество просмотров: 156
  • Количество скачиваний: 0