Билет № 14. Работа и мощность в цепи постоянного тока

Работа и мощность в цепи постоянного тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи

План ответа

1. Работа тока. 2. Закон Джоуля--Ленца 3. Элек-тродвижущая сила. 4. Закон Ома для полной цепи.

В электрическом поле из формулы определе-ния напряжения (U = A/q) легко получить выраже-ние для расчета работы переноса электрического за-ряда А = Uq, так как для тока заряд q = It, то работа тока: А = Ult, или А = I2R t = U2/R * t.

Мощность, по определению, N = A/t, следова-тельно, N = UI = I2 R = U2/R.

Русский ученый X. Ленц и английский уче-ный Джоуль опытным путем в середине прошлого века установили независимо друг от друга закон, который называется законом Джоуля--Ленца и чи-тается так. При прохождении тока по проводнику количество теплоты, выделившейся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы, тока, со-противлению проводника и времени прохождения тока.

Q = I 2Rt.

Полная замкнутая цепь представляет собой электрическую цепь, в состав которой входят внеш-ние сопротивления и источник то-ка (рис. 18). Как один из участков цепи, источник тока обладает со-противлением, которое называют внутренним, г.

Для того чтобы ток проходил по замкнутой цепи, необходимо, чтобы в источнике тока зарядам сообщалась дополнительная энергия, она берется за счет работы по перемещению зарядов, которую про-изводят силы неэлектрического происхождения (сто-ронние силы) против сил электрического поля. Ис-точник тока характеризуется энергетической харак-теристикой, которая называется ЭДС -- электродви-жущая сила источника. ЭДС -- характеристика источника энергии неэлектрической природы в электрической цепи, необходимого для поддержания в ней электрического тока. ЭДС измеряется отноше-нием работы сторонних сил по перемещению вдоль замкнутой цепи положительного заряда к этому за-ряду о= Aст/q

Пусть за время t через поперечное сечение проводника пройдет электрический заряд q. Тогда работу сторонних сил при перемещении заряда мож-но записать так: Aст = о q. Согласно определению си-лы тока q = It, поэтому Aст = о I t. При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках це-пи, сопротивления которых R и г, выделяется неко-торое количество теплоты. По закону Джоуля-- Ленца оно равно: Q =I2Rt + I2rt. Согласно закону со-хранения энергии А = Q. Следовательно, о * = IR + Ir. Произведение силы тока на сопротивление участка цепи часто называют падением напряжения на этом участке. Таким образом, ЭДС равна сумме падений напряжений на внутреннем и внешнем участках замкнутой цепи. Обычно это выражение записывают так: I = о /(R + r). Эту зависимость опытным путем получил Г. Ом, называется она законом Ома для полной цепи и читается так. Сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. При разомкнутой цепи ЭДС равна напряжению на зажимах источника и, следовательно, может быть измерена вольтметром.

Билет № 15

Магнитное поле, условия его существования. Действие магнитного поля на электрический заряд и опыты, подтверждающие это действие. Магнитная индукция

План ответа