Постоянный электрический ток. Конденсаторы

Электрический ток
Электрический ток – упорядоченное движение
заряженных частиц
Носители тока в различных средах:
металлы – свободные электроны
электролиты – ионы

газы – ионы и электроны
полупроводники – электроны и дырки

Условия существования тока:
– наличие свободных заряженных частиц
– наличие электрического поля внутри проводника
Направление электрического тока – направление движения положительных зарядов

Характеристики электрического тока
Сила тока – заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в единицу времени:
Постоянный электрический ток – ток, величина и направление которого не изменяются с течением времени:
1 Ампер – это большой ток!
100 млА или 0,1 А – мах для человека

Электродвижущая сила (ЭДС)
Внутри источника тока действую сторонние силы
Это силы не электростатического происхождения: магнитные, химические, механические
Действие сторонних сил приводит к разделению зарядов по полюсам источника

Пример устройства, где действуют сторонние силы
(+) – анод (цинк)
(-) – катод (марганец)
электролит – сухой или жидкий
химическая энергия преобразуется в электрическую

Электродвижущая сила
Примеры сторонних сил:
химические силы – в гальванических элементах и аккумуляторах магнитные силы – в генераторах переменного тока
механические силы – в электрофорной машине

Электродвижущая сила
Электродвижущая сила (ЭДС) - отношение работы сторонних сил Аст по перемещению заряда q по замкнутому контуру к величине этого заряда:
[B]

Закон Ома для однородного участка цепи
Однородный участок цепи – участок, не содержащий источника тока:
Сопротивление проводника:
[Ом]
- удельное электросопротивление [Ом⋅м]
Зависит от рода материала, его физического состояния и температуры
У хорошо проводящих металлов (Cu, Al, Ag) ρ ~ 10-8 Ом⋅м.
Закон Ома: сила тока прямо пропорциональна
напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника

Закон Ома для замкнутой цепи
Закон Ома для замкнутой цепи:
Замкнутая цепь содержит источник тока
На схеме:
R – внешнее сопротивление (все то, что подключено к источнику)
r – внутреннее сопротивление (сопротивление источника)
ε – ЭДС источника

Закон Джоуля-Ленца
Казакова Е.Л.
Мощность тока:
Измеряется в ваттах [Вт]
При протекании тока по проводнику он нагревается
При этом выделяемое количество теплоты будет равно (закон Джоуля-Ленца):
I – сила тока
R – сопротивление
t – время протекания тока

Работа и мощность тока
Выделяемая мощность может расходоваться на :
нагревание участка цепи совершение работы над внешними телами
протекание химических процессов
В отсутствие механического движения и химических реакций электрическая энергия идёт на нагрев проводника:
I = const
I ≠ const

Конденсаторы
Конденсаторы служат для накопления электрического заряда (электрической энергии)

Устройство конденсатора: две пластины и диэлектрик (воздух, бумага, слюда, керамика)
Виды конденсаторов:

Емкость конденсатора
Отношение заряда одной из пластин к напряжению (разности потенциалов) между ними

Емкость плоского конденсатора:
Энергия заряженного конденсатора:

Емкость конденсатора зависит:
от площади пластин
от расстояния между пластинами
от диэлектрика между пластинами
Емкость конденсатора не зависит:
от заряда конденсатора
от напряжения между пластинами