Лекция 16. Постоянный электрический ток icon

Лекция 16. Постоянный электрический ток


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Кафедра методики преподавания физики комплект учебно-методических материалов к учебному модулю...
Электрический ток в различных средах...
«Электрический ток»...
Из опыта работы с программно-аппаратными комплексами...
Методика физики электрический ток физический эксперимент пособие Школьный физический эксперимент...
Календарно-тематический план групповых занятий по физике «Электрический ток в средах»...
Бизнес план эос. (495) 687-1056 Виноградов Юрий Евгеньевич Всего, страница...
Тема урока : Электрический ток в жидкостях...
Реферат на тему: Электрический ток в различных средах...
Конкурс методических разработок «Я иду на урок»...
Элективный курс «Способы и методы решения задач»...
Электрический ток. Последовательное и параллельное соединение проводников...



Загрузка...
скачать
ЛЕКЦИЯ 16. Постоянный электрический ток.

16.1. Основные уравнения

При написании уравнений для постоянного тока в металлах следует, все производные по времени в уравнениях Максвелла положить равными нулю. Таким образом, приходим к уравнениям

(16.1)

или

. (16.2)

Для проводников (металлов) первые уравнения в формулах (16.1) и (16.2) не имеют особого физического смысла. На самом деле, в данном случае между неизвестными величинами и не имеется связи в виде уравнений подобных материальным уравнениям и поле (поляризованность - ) не имеет физического смысла. Данные уравнения в рассматриваемом случае заменяются на уравнение , которое является выражением закона сохранения электрического заряда для стационарных процессов. Таким образом, в качестве основных уравнений для постоянного тока в металлах принимаются следующие уравнения:

(16.3)

. (16.4)

Первое уравнение показывает, что поле является потенциальным и

. (16.5)

Система уравнений (16.3) и (16.4) является неопределенной, так как четыре уравнения содержат шесть неизвестных. Для того чтобы система стала определенной, ее необходимо дополнить уравнением связи между неизвестными величинами и . В простейшем, но важном для проводников случае, эта связь выражается следующим образом:

, (16.6)

где величина называется проводимостью. Для однородного проводника . Уравнение связи (16.6) называется законом Ома в дифференциальной форме. Этот закон имеет достаточно широкую применимость, но не является фундаментальным, т.к. заведомо носит приближенный характер.

Для однозначного решения систему уравнений следует дополнить граничными условиями

. (16.7)

Для границы проводник – диэлектрик

. (16.8)

Для однородного проводника

.

Поскольку , то объемная плотность заряда внутри проводника равна нулю. У границы с диэлектриком

. (16.9)

Силовые линии поля внутри проводника являются касательными к его поверхности.

Работа поля в единичном объеме за единицу времени определяется формулой

. (16.10)

С учетом закона Ома данная формула представляется в виде:

. (16.11)

Рассматриваемая работа численно равна теплоте, которая выделяется в проводнике с током, т.е.

. (16.12)

Формула (16.12) называется законом Джоуля – Ленца в дифференциальной форме.

16.2. Законы Ома и Джоуля – Ленца в интегральной форме

Рассмотрим участок проводника с током (рис.16.1).















1 2


Рис. 16.1


Пусть на концах участка проводника поддерживаются потенциалы . Тогда

, (16.13)

где

(16.14)

- удельное сопротивление,

(16.15)

- сопротивление участка цепи.

Поскольку


, (16.16)

то

(16.17)

- закон Ома для участка цепи в интегральной форме.

Найдем теплоту, которая выделяется на данном участке проводника:

,

(16.18)

- закон Джоуля - Ленца в интегральной форме.

16.3. Законы Ома и Джоуля – Ленца при наличии источников тока

Для существования тока на участке проводника необходимо на его концах поддерживать разность потенциалов. В случае замкнутой цепи и ток . Таким образом, для существования тока недостаточно существования только потенциального поля . Необходимо действие не потенциального поля, работа сил которого по замкнутому контуру отлична от нуля. Такое поле называется сторонним полем . Закон Ома при наличии сторонних сил (поля) в дифференциальной форме теперь записывается так:

. (16.19)

Закон Джоуля – Ленца приобретает вид:

. (16.20)

Рассмотрим участок проводника (рис.16.1), на котором действует стороннее поле. Действие стороннего поля на участке проводника характеризуется электродвижущей силой

. (16.21)

Проводя преобразования аналогичные тем, которые были использованы при получении формул (16.17) и (16.18), используя при этом формулы (16.19) и (16.21), получим:

, (16.22)

(16.23)

- законы Ома и Джоуля – Ленца в интегральной форме для участка цепи при наличии электродвижущей силы.

Для замкнутой цепи:

, (16.24)

, (16.25)

где - электродвижущая сила источника, - сопротивление внешней части цепи, - сопротивление источника тока.







Скачать 36.06 Kb.
оставить комментарий
Дата04.03.2012
Размер36.06 Kb.
ТипЛекция, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

отлично
  2
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх