Учебное пособие: Электричество

.

Проводник, по которому идет ток, нагревается и отдает теплоту окружающим телам.

Закон Джоуля-Ленца определяет количество теплоты, выделяемое током в проводнике

.

Для рассмотрения сложных разветвленных цепей используют правила Кирхгофа.

В таких цепях выделяют узлы – точки, в которых сходится не менее трех проводников (точки А, В на схеме рис.3.15) и ветви – участки цепи между двумя соседними узлами. Во всей ветви ток один и тот же. На рис.3.15 ветвь АСВ содержит источник тока с ЭДС и резистор . Ток, протекающий по этой ветви .

Если направления токов в ветвях неизвестны, их выбирают произвольно.

Первое правило:

алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле равна нулю

.

Считая токи, входящие в узел, положительными, а выходящие отрицательными, получаем для узла А следующее уравнение:

.

Уравнения, составляемые для каждого следующего узла, будут независимыми, если в узел входит хотя бы один новый ток. В узел В на рис. 3.15 входят те же токи, что и в узел А, поэтому для этой цепи на основании первого правила Кирхгофа можно составить только одно независимое уравнение.

Второе правило:

в любом выделенном в разветвленной цепи замкнутом контуре алгебраическая сумма произведений токов на сопротивление равна алгебраической сумме ЭДС

.

Для составления уравнений по второму правилу Кирхгофа в разветвленной цепи необходимо выбрать замкнутый контур, например контур АСВD, и произвольно направление его обхода, например против часовой стрелки. Если направление обхода контура совпадает с направление тока в ветви, то произведение включаем со знаком плюс, в противном случае – со знаком минус.

Если направление обхода контура совпадает с направление ЭДС (направление ЭДС совпадает с направлением тока, который этот источник поддерживает во внешней цепи, на рис. показано стрелкой у ), эта ЭДС со знаком плюс, в противном случае – со знаком минус.

Для выбранного направления обхода контура АСВD получаем следующее уравнение

.

Каждый следующий контур выбираем так, чтобы в него входила хотя бы одна новая ветвь. Для цепи (рис.) можно выбрать еще только один контур, включающий нижнюю ветвь.

Задача может быть решена, если число составленных на основании правил Кирхгофа уравнений не меньше, чем число неизвестных. Если в результате решения будет получено отрицательное значение для какого-либо тока, это означает, что в действительности ток имеет направление, противоположное выбранному.

Переменный электрический ток. Генератор переменного тока.

Трансформатор

Переменный ток – это ток, периодически меняющийся по величине и направлению. Возбуждение электродвижущей силы индукции в контуре, вращающемся в магнитном поле, используется в технике для получения переменного электрического тока.

Рассмотрим принцип действия генератора переменного тока на примере вращения витка провода в однородном магнитном поле .

Пусть виток ограничивает поверхность площадью S и вектор индукции однородного магнитного поля расположен под углом к перпендикуляру к плоскости витка.

При вращении витка с угловой скоростью угол изменяется по закону:

,