Учебное пособие: Постійний електричний струм

1. Провідники й ізолятори. Електричний струм. Умови існування струму. Сторонні сили.

2. Закон Джоуля-Ленца в інтегральній формі. Опір провідників. Потужність струму.

3. Закони Ома для ділянки кола, неоднорідної ділянки кола і замкнутого кола. Правила Кірхгофа.

4. Закони Ома й Джоуля-Ленца в диференціальній формі. Густина електричного струму в провідниках.

1. Провідники і ізолятори. Електричний струм. Умови існування струму. Сторонні сили

До провідників відносять будь-які речовини, які мають вільні електричні заряди незалежно від агрегатного стану і від умов оточуючого середовища. Деякі речовини стають провідниками лише при підвищенні температури, а при досить високих температурах практично всі речовини є провідниками.

Ізолятори – це речовини, які при звичайних умовах не мають вільних зарядів, або їх число можна вважати безмежно малим.

Електричний струм – це направлений рух електричних зарядів, які приводяться в рух електричним полем або рухаються на протидію електричному полю. Чисельно електричний струм характеризують швидкістю переміщення електричних зарядів, тобто

I = .

Електричний струм вимірюється в амперах (А). Струм в 1А відповідає заряду в 1Кл, який переноситься через поперечний переріз провідника за час в 1с.

Одиниця електричного струму в 1А є основною одиницею системи СІ, а тому має більш загальне визначення, яке буде розглянуте пізніше.

Для існування електричного струму необхідне виконання певних умов, серед яких:

а) наявність провідника;

б) наявність джерела електрорушійної сили;

в) наявність замкнутого кола.

Невиконання цих умов, або будь-якої із них, робить неможливим виникнення електричного струму в провіднику.

У джерелі струму перерозподіл зарядів на його клемах здійснюється за допомогою сторонніх сил, тобто сил неелектричного походження.

У випадку замкнутого провідника сили електричного походження роботи не виконують. Робота таких сил дорівнює нулю. Перерозподіл зарядів у джерелі здійснюється переважно силами хімічного, магнітного, механічного, й іншого походження. У цьому випадку в джерелі одночасно існують два електричні поля:

- зовнішнє поле , утворене різницею потенціалів між клемами джерела;

- внутрішнє, або поле сторонніх сил ^* , яке діє лише у джерелі (рис.10.1).

Рис.10.1

Струм І існує у зовнішній ділянці кола і створюється полем . Струм існує у джерелі і створюється полем сторонніх сил .

На будь-який заряд у цьому випадку діятиме сила, величина якої дорівнює

= . (10.1.1)

Під дією цієї сили виконується елементарна робота

= . (10.1.2)

З урахуванням (10.1.1) елементарна робота буде дорівнювати:

, (10.1.3)

де - теорема про циркуляцію вектора .

Тому величину - називають електрорушійною силою джерела струму, тобто

. (10.1.4)

Електрорушійна сила джерела струму чисельно дорівнює роботі переміщення точкового електричного заряду сторонніми силами в замкнутому колі, включаючи і саме джерело, до величини цього заряду, тобто

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--