Постійний електричний струм

Постійний електричний струм

Умови існування електричного струму
2. Наявність замкнутого електричного кола
3. Існування в провіднику ділянки, де діють сторонні сили.

Характеристики електричного струму
За напрям електричного струму приймають напрямок руху позитивних зарядів.

Електрорушійна сила (EРC)

Закон Ома. Опір провідників

Елементарні уявлення про механізм провідності металів
Модель напрямленого руху електронів
При вміщенні провідника в електричне поле на вільні електрони починає діяти сила F = eE, (e – заряд електрона, Е – напруженість електричного поля), і вони набувають прискорення в напрямленому русі. За другим законом Ньютона це прискорення a = F/m = eE/m. Через певний час відбувається зіткнення електрона з дефектом кристалічної ґратки, в результаті якого він втрачає набуту напрямлену складову швидкості. Після цього електрон знову починає рухатися з прискоренням до наступного зіткнення. Час руху електрона між двома послідовними зіткненнями називають часом релаксації, а пройдену відстань – довжиною вільного пробігу.

Знайдемо середню швидкість напрямленого руху електронів, яку називають дрейфовою швидкістю
dN = ndV
dV = Sdl

Закон Ома для неоднорідної ділянки електричного кола та для замкнутого кола

Розгалужені кола. Правила Кірхгофа
Перше правило Кірхгофа відноситься до вузлів кола, тобто до точок його розгалуження:
алгебрична сума сил струмів, які сходяться у вузлі, дорівнює нулеві:

Друге правило Кірхгофа стосується будь-якого замкнутого контуру, виділеного в електричному колі. Це правило твердить:
алгебраїчна сума напруг (добутків сил струмів на опори відповідних ділянок) дорівнює алгебраїчній сумі електрорушійних сил джерел, що діють у цьому контурі:
де n – кількість ділянок у контурі, m – кількість джерел, що включені в контур.

1) якщо в розгалуженому колі є N вузлів, то незалежними будуть N – 1 рівнянь, складених за першим правилом Кірхгофа; рівняння для останнього вузла буде наслідком попередніх;
2) якщо в розгалуженому колі можна виділити декілька замкнутих контурів, то незалежні рівняння за другим правилом Кірхгофа можна скласти тільки для тих контурів, які не є результатом накладання вже розглянутих. Як виявляється, число незалежних контурів дорівнює кількості розривів у колі, які треба зробити, щоб зруйнувати всі контури.