Какво е актуално във физиката. Голяма енциклопедия на нефт и газ

Изпратете вашата добра работа в базата знания е проста. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, аспиранти, млади учени, използващи базата от знания в своето обучение и работа, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

Това, което се нарича токов удар

Въведение

Електрически ток - подреденото движение на заредени частици под въздействието на сили електрическо поле или външни сили.

Посоката на движение на положително заредените частици е избрана като посока на тока.

Електрическият ток се нарича постоянен, ако силата на тока и неговата посока не се променят с течение на времето.

1. Условия за съществуване на постоянен електрически ток

За съществуването на постоянен електрически ток са необходими наличието на свободни заредени частици и наличието на източник на ток. при които се извършва трансформация на всякакъв вид енергия в енергия на електрическо поле.

Източникът на ток е устройство, което преобразува някакъв вид енергия в енергия на електрическо поле. В източник на ток за заредени частици в затворена верига действат външни сили. Причините за появата на външни сили в различните източници на ток са различни. Например в батериите и галваничните елементи външните сили възникват поради хода на химичните реакции, в генераторите на електроцентрали те възникват, когато проводник се движи в магнитно поле, във фотоклетките - когато светлината действа върху електрони в метали и полупроводници.

Електродвижещата сила на източника на ток е съотношението на работата на външните сили към количеството положителен заряд, прехвърлен от отрицателния полюс на източника на ток към положителния.

Сила на тока - скаларна физическо количество, равно на съотношението на заряда, преминал през проводника към времето, през което този заряд е преминал.

където I е текущата сила, q е количеството заряд (количество електричество), t е времето за преминаване на заряда.

Плътността на тока е векторна физическа величина, равна на съотношението на силата на тока към площта на напречното сечение на проводника.

където j е плътността на тока, S е площта на напречното сечение на проводника.

Посоката на вектора на плътността на тока съвпада с посоката на движение на положително заредените частици.

Напрежението е скаларна физическа величина, равна на съотношението на общата работа на Кулон и външните сили по време на движението на положителен заряд на площадката към стойността на този заряд.

където A е общата работа на външните и кулоновските сили, q е електрическият заряд.

Електрическото съпротивление е физическа величина, която характеризира електрическите свойства на участък от верига.

където c е съпротивлението на проводника,

l е дължината на проводниковата секция,

S е площта на напречното сечение на проводника.

Проводимостта е реципрочната на съпротивлението

където G е проводимостта.

2. Законите на Ом

Законът на Ом за еднороден участък от верига.

Силата на тока в хомогенна секция на веригата е право пропорционална на напрежението при постоянно съпротивление на секцията и обратно пропорционална на съпротивлението на секцията при постоянно напрежение.

където U е напрежението на обекта,

R е съпротивлението на участъка.

Законът на Ом за произволен участък от верига, съдържащ източник постоянен ток.

c1 - c2 + e \u003d U

напрежение в даден участък от веригата, R - електрическо съпротивление даден участък от веригата.

Законът на Ом за пълна верига.

Токът в цялата верига е равен на съотношението електродвижеща сила източник към сумата на съпротивленията на външната и вътрешната секции на веригата.

където R е електрическото съпротивление на външния участък на веригата, r е електрическото съпротивление на вътрешния участък на веригата.

3. Късо съединение

От закона на Ом за пълна верига следва, че токът във верига с даден източник на ток зависи само от съпротивлението на външната верига R.

Ако проводник със съпротивление R е свързан към полюсите на източника на ток<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.

4. Последователно и паралелно свързване на проводници

Електрическата верига включва източник на ток и проводници (консуматори, резистори и др.), Които могат да бъдат свързани последователно или паралелно.

При последователна връзка краят на предишния проводник е свързан с началото на следващия.

Във всички последователно свързани проводници силата на тока е еднаква:

Съпротивлението на цялата секция е равно на сумата от съпротивленията на всички отделни проводници:

Спадът на напрежението в целия участък е равен на сумата от спада на напрежението на всички отделни проводници:

Напреженията на последователно свързани проводници са пропорционални на техните съпротивления.

При паралелна връзка проводниците са свързани към същите точки във веригата.

Токът в неразклонената част на веригата е равен на сумата от токовете, протичащи във всеки проводник:

Реципрочното на съпротивлението на разклонената секция е равно на сумата на реципрочните стойности на реципрочните съпротивления на всеки отделен проводник:

Спадът на напрежението във всички проводници е еднакъв:

Токовете в проводниците са обратно пропорционални на техните съпротивления

Смесената връзка е комбинация от паралелни и серийни връзки.

5. Правила на Кирххоф

За изчисляване на разклонени вериги, съдържащи неравномерни сечения, използвайте правилата на Kirchhoff. Изчисляването на сложни вериги се състои в намиране на токове в различни части на веригите.

Възелът е точка в разклонена верига, където повече от два проводника се събират.

1 Правило на Кирххоф: алгебричната сума на силите на токове, сближаващи се в възела, е равна на нула;

където n е броят на проводниците, сближаващи се в възела, Ii е токът в проводника.

токовете, влизащи в възела, се считат за положителни, токовете, излизащи от възела - за отрицателни.

2 Правило на Kirchhoff: във всеки произволно избран затворен контур на разклонена верига алгебричната сума на произведенията на силите на токове и съпротивления на всеки от участъците на този контур е равна на алгебричната сума на ЕМП в контура.

За да се вземат предвид знаците на токовете и силите на ЕМП, се избира определена посока на байпаса на контура (по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка).

Токовете се считат за положителни, посоката на които съвпада с посоката на заобикаляне на контура, отрицателните токове се считат за противоположни. EMF на източниците на електрическа енергия се счита за положителна, ако те създават токове, чиято посока съвпада с посоката на байпаса на контура, в противен случай - отрицателна.

6. Процедурата за изчисляване на сложна DC верига

Посоката на токовете във всички секции на веригата е произволно избрана.

Първото правило на Kirchhoff е написано за (m-1) възел, където m е броят на възлите във веригата.

Избират се произволни затворени контури и след избора на посоката на байпаса се записва второто правило на Kirchhoff.

Системата от съставените уравнения трябва да бъде разрешима: броят на уравненията трябва да съответства на броя на неизвестните.

Шунтове и допълнителни съпротивления.

Шънт е съпротивление, свързано паралелно с амперметър (галванометър), за да разшири скалата си при измерване на тока.

Ако амперметърът е проектиран за ток I0 и с него е необходимо да се измери ток, който е n умножен по допустимата стойност, тогава съпротивлението на свързания шънт трябва да отговаря на следното условие:

Допълнително съпротивление - съпротивление, свързано последователно с волтметър (галванометър) за разширяване на скалата му при измерване на напрежението.

Ако волтметърът е проектиран за напрежение U0 и с помощта на него е необходимо да се измери напрежение, което е n пъти по-голямо от допустимата стойност, тогава допълнителното съпротивление трябва да отговаря на следното условие:

7. Постоянен електричество

Постоянен ток (DC - постоянен ток) - електрически ток, който не променя величината и посоката си с течение на времето.

В действителност постоянният ток не може да поддържа стойността постоянна. Например на изхода на токоизправителите винаги има променлив пулсационен компонент. Когато използвате галванични елементи, батерии или акумулатори, текущата стойност ще намалява с изразходването на енергия, което е важно при големи натоварвания.

Постоянният ток съществува условно в тези случаи, когато промените в неговата постоянна стойност могат да бъдат пренебрегнати.

Постоянен компонент на ток и напрежение. DC

Ако разгледаме формата на тока в товара на изхода на токоизправители или преобразуватели, можете да видите пулсации - промени в величината на тока, които съществуват в резултат на ограничените възможности на филтриращите елементи на токоизправителя. В някои случаи стойността на пулсациите може да достигне достатъчно големи стойности, които не могат да бъдат пренебрегнати при изчисления, например в токоизправители без използването на кондензатори. Този ток обикновено се нарича пулсиращ или импулсен. В тези случаи трябва да се вземат предвид DC и AC компонентите.

DC компонент DC - стойност, равна на средната стойност на тока за периода.

AVG означава Avguste - Средно.

Променливият компонент AC е периодична промяна в стойността на тока, намаляване и увеличение спрямо средната стойност.

При изчисленията трябва да се има предвид, че стойността на пулсационния ток няма да бъде равна на средната стойност, а на квадратния корен от сумата на квадратите на две величини - постоянния компонент (DC) и ефективната стойност на променливия компонент (AC), който присъства в този ток, има определена мощност и се добавя към DC мощност.

Горните дефиниции, както и термините AC и DC, могат да се използват еднакво както за ток, така и за напрежение.

Разликата между DC и AC

Според асоциативните предпочитания в техническата литература импулсният ток често се нарича постоянен, тъй като има една постоянна посока. В този случай е необходимо да се изясни, че имаме предвид постоянен ток с променлив компонент. И понякога се нарича променлива поради причината, че периодично променя стойността. Променлив ток с постоянен компонент. Обикновено те вземат за основа компонента, който е по-голям по размер или който е най-важен в контекста.

Трябва да се помни, че постоянният ток или напрежението характеризират, освен посоката, основният критерий е неговата постоянна стойност, която служи като основа на физическите закони и е определяща при изчислителните формули на електрическите вериги. DC компонентът DC, като средна стойност, е само един от параметрите на AC.

За променлив ток (напрежение) в повечето случаи е важен критерият - липсата на постоянен компонент, когато средната стойност е нула. Това е токът, който протича в кондензатори, силови трансформатори, електропроводи. Това е напрежението в намотките на трансформаторите и в битовата електрическа мрежа. В такива случаи DC компонентът може да съществува само под формата на загуби, причинени от нелинейния характер на натоварванията.

8. Постоянни параметри на тока и напрежението

Веднага трябва да се отбележи, че остарелият термин "текуща сила" в съвременната местна техническа литература вече се използва рядко и се признава за неправилен. Електрическият ток се характеризира не със сила, а със скоростта и интензивността на движение на заредените частици. А именно, количеството заряд, преминало за единица време през напречното сечение на проводника. Основният параметър за постоянен ток е текущата стойност.

Единицата за измерване на тока е Ампер. Силата на тока е 1 ампер - преместването на заряда 1 кулон за 1 секунда.

Единицата за напрежение е Волт. Стойността на напрежението 1 Volt е потенциалната разлика между две точки на електрическото поле, необходима за извършване на работата 1 Joule, когато зарядът 1 Coulomb преминава.

За токоизправители и преобразуватели, следните параметри често са важни за постояннотоково напрежение или ток:

Пулсацията на напрежението (тока) е стойност, равна на разликата между максималната и минималната стойности. Пулсационен коефициент е стойност, равна на съотношението на ефективната стойност на променливотоковото напрежение или токовия компонент към неговия постоянен компонент.

Електрически вериги и техните елементи

Електрическата верига е съвкупност от устройства и обекти, които образуват път за електрически ток, електромагнитните процеси, в които могат да бъдат описани с помощта на понятията за електромоторна сила, ток и напрежение. В електрическата верига с постоянен ток могат да действат както постоянни, така и токове, чиято посока остава постоянна и стойността се променя произволно във времето или според някакъв закон.

Електрическата верига се състои от отделни устройства или елементи, които според предназначението си могат да бъдат разделени на 3 групи. Първата група се състои от елементи, предназначени за производство на електричество (източници на енергия). Втората група се състои от елементи, които превръщат електричеството в други видове енергия (механична, термична, светлинна, химическа и др.). Тези елементи се наричат \u200b\u200bприемници на електрическа енергия (електрически приемници). Третата група включва елементи, предназначени за предаване на електричество от източник на енергия към електрически приемник (проводници, устройства, които осигуряват нивото и качеството на напрежението и др.).

Източници на постоянен ток са галванични клетки, електрически акумулатори, електромеханични генератори, термоелектрически генератори, фотоклетки и др. Всички източници на енергия имат вътрешно съпротивление, стойността на което е малка в сравнение с съпротивлението на други елементи на електрическата верига.

Електрическите приемници с постоянен ток са електрически двигатели, които преобразуват електрическата енергия в механични, отоплителни и осветителни устройства и др. Всички електрически приемници се характеризират с електрически параметри, сред които могат да се нарекат най-основните - напрежение и мощност. За нормална работа на електрическия приемник е необходимо да се поддържа номиналното напрежение в неговите скоби (клеми). За DC приемници това е 27, 110, 220, 440 V, както и 6, 12, 24, 36 V.

Графично изображение на електрическа верига, съдържащо символите на нейните елементи и показващо връзките на тези елементи, се нарича схема на електрическата верига. Таблица 2 показва символите, използвани при изобразяването на електрически вериги.

Символи в електрическите схеми

Галванична или акумулаторна клетка или	Затваряне на контакти със забавяне във времето
Батерия от елементи	при затваряне
Електромеханичен DC генератор	при отваряне
Превключете, установете контакт	при затваряне и отваряне
Автоматично превключване	Предпазител на предпазителя
Контактори и контакти на електрическото реле:	Контактор, магнитен стартер и релейна намотка
затваряне	Лампа с нажежаема жичка
изключване
превключване
Осветителна лампа за разреждане	Фиксиран кондензатор
Амперметър и волтметър	Индуктор
Постоянен резистор	Полупроводников диод
Променлив резистор

Участък от електрическа верига, по който протича един и същ ток, се нарича разклонение. Съединението на клоните на електрическа верига се нарича възел. На електрическите схеми възелът е обозначен с точка. Всеки затворен път, който преминава през няколко клона, се нарича електрическа верига. Най-простата електрическа верига има едноконтурна верига, сложните електрически вериги имат няколко вериги.

Елементите на електрическата верига са различни електрически устройства, които могат да работят в различни режими. Режимите на работа както на отделни елементи, така и на цялата електрическа верига се характеризират със стойностите на тока и напрежението. Тъй като токът и напрежението в общия случай могат да приемат всякакви стойности, тогава може да има безкраен брой режими.

Режимът на готовност е режим, при който във веригата няма ток. Тази ситуация може да възникне, когато веригата е прекъсната. Номиналният режим се случва, когато захранването или друг елемент на веригата работи при стойностите на тока, напрежението и мощността, посочени в паспорта на това електрическо устройство. Тези стойности съответстват на най-оптималните условия на работа на устройството по отношение на ефективност, надеждност, издръжливост и т.н.

Режим на късо съединение е режим, при който съпротивлението на приемника е нула, което съответства на свързването на положителните и отрицателните клеми на захранването с нулево съпротивление. Токът на късо съединение може да достигне високи стойности, многократно по-високи от номиналния ток. Следователно режимът на късо съединение за повечето електрически инсталации е авариен.

Съответстващият режим на захранването и външната верига възниква, когато съпротивлението на външната верига е равно на вътрешното съпротивление. В този случай токът във веригата е 2 пъти по-малък от тока на късо съединение.

Най-често срещаните и най-прости видове връзки в електрическа верига са последователните и паралелните връзки.

9. Последователно свързване на елементи на веригата

В този случай всички елементи са свързани към веригата един след друг. Последователната връзка не предоставя възможност за получаване на разклонена верига - тя ще бъде неразклонена. На фиг. 1 показва пример за последователно свързване на елементи във верига.

Фигура: 1. Последователно свързване на два резистора във веригата: 1 - първият резистор; 2 - вторият резистор

В нашия пример са взети два резистора. Резисторите 1 и 2 имат съпротивления R1 и R2. Тъй като електрическият заряд в този случай не се натрупва (постоянен ток), тогава за всяко напречно сечение на проводника, същият заряд преминава през определен интервал от време. От това следва, че силата на тока и в двата резистора е равна: I \u003d I1 \u003d I2

Но напрежението в техните краища се сумира:

Съгласно закона на Ом, за цялата секция на веригата и за всеки резистор поотделно, общото съпротивление на веригата ще бъде:

В случай на последователно свързване на проводници, напрежението и съпротивлението могат да бъдат изразени чрез съотношението:

Паралелно свързване на проводници

Когато два проводника са свързани паралелно, веригата има два разклонения. Точките на разклоняване на проводниците се наричат \u200b\u200bвъзли. При тях електрическият заряд не се натрупва, тоест електрическият заряд, влизащ във възела за определен период от време, е равен на заряда, напускащ възела през същото време. Следва, че:

където I е токът в неразклонена верига.

Когато проводниците са свързани паралелно, напрежението върху тях ще бъде същото. Паралелно свързване на проводници е показано на фиг. 2.

Фигура: 2. Паралелно свързване на два проводника: точки a и b - възли

Нека обозначим съпротивленията на паралелно свързани два проводника R1 и R2. Използвайки закона на Ом за участъци от електрическа верига с дадени съпротивления, може да се разкрие, че реципрочното на общото съпротивление на участъка ab е равно на сумата от стойностите, обратни на съпротивленията на отделните проводници, т.е.

1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2

От това следва:

R \u003d R1R2 / (R1 + R2)

Тази формула е валидна само за определяне на общото съпротивление на два паралелно свързани проводника. Реципрочното съпротивление се нарича проводимост. Когато проводниците са свързани паралелно, тяхното съпротивление и сила на тока са свързани със съотношението:

10. Кондензаторни връзки

Кондензаторите също имат два вида свързване: последователно и паралелно.

Последователна връзка. В този случай плочата на един кондензатор, заредена отрицателно, е свързана с плочата на друг кондензатор, заредена положително.

На фиг. 3 показва пример за последователно свързване на кондензатори.

Фигура: 3. Последователно свързване на два кондензатора

При този тип връзка се прилага следното правило: реципрочната стойност на капацитета на кондензаторната банка, когато е свързана последователно, е равна на сумата от реципрочните стойности на капацитетите на отделните кондензатори. Следователно:

1 / С \u003d 1 / С1 + 1 / С2 + 1 / С3 + ...

При този тип връзка капацитетът на кондензаторната банка е по-малък от този на който и да е от кондензаторите.

Паралелна връзка. Когато кондензаторите са свързани паралелно, положително заредените плочи се свързват с положително заредени, а отрицателно заредените с отрицателни (фиг. 4).

Фигура: 4. Паралелно свързване на два кондензатора

В този случай капацитетът на кондензаторната банка ще бъде равен на сумата от електрическите капацитети на кондензаторите:

C \u003d C1 + C2 + C3 + ...

11. Връзки за захранване

Източниците на ток също могат да бъдат свързани към батерията по два начина: паралелен и сериен. Как да свържете източниците на ток по първия начин е показано на фиг. 5.

Фигура: 5. Паралелно свързване на източници на ток

При паралелния метод за свързване на източниците на ток всички положителни и всички отрицателни полюси са свързани заедно. Напрежението на отворена батерия ще бъде равно на напрежението на всеки отделен източник, т.е.при паралелен метод на свързване EMF на батерията е равна на EMF на един източник. Съпротивлението на батерията при паралелно свързване на източниците ще бъде по-малко от съпротивлението на един елемент, тъй като в този случай проводимостта им се сумира.

Когато източниците на ток са свързани последователно (фиг. 6), два съседни източника са свързани чрез противоположни полюси.

Потенциалната разлика между положителния полюс на последния източник и отрицателния полюс на първия ще бъде равна на сумата от потенциалните разлики между полюсите на всеки източник. От това следва, че при последователна връзка EMF на батерията е равна на сумата от EMF на включените в батерията източници. Общото съпротивление на батерията при последователно свързване на източниците е равно на сумата от вътрешните съпротивления на отделните елементи.

Фигура: 6. Серийно свързване на източници на ток

12. Изчисляване на електрически вериги

Основата за изчисляване на електрическите вериги е да се определи силата на токовете в отделни секции при дадено напрежение и предварително известно съпротивление на отделните проводници. Например, вземете електрическа верига, както е показано на фиг. 7.

Фигура: 7. Проста електрическа верига

Да кажем, че знаем общото напрежение в краищата на веригата. Известни са също съпротивленията R1, R2 ... R6, свързани към веригата от резистори R1, R2, R3, R4, R5, R6 (съпротивлението на амперметъра не се взема предвид). Изчислете силата на токовете I1, I2, ... I6.

На първо място, трябва да изясните колко последователни секции има дадена верига. Въз основа на предложената схема може да се види, че има три такива раздела, а вторият и третият съдържат клонове. Да приемем, че съпротивленията на тези секции са R1, R ", R". Това означава, че цялото съпротивление на веригата може да бъде изразено като сбор от съпротивленията на секциите:

R \u003d R1 + R "+ R"

където R "е общото съпротивление на паралелно свързани резистори R2, R3 и R4, а R" е общото съпротивление на паралелно свързани резистори R5 и R6. Прилагайки закона за паралелната връзка, можете да изчислите съпротивленията R "и R":

1 / R "\u003d 1 / R2 + 1 / R3 + 1 / R4 и 1 / R" \u003d 1 / R5 + 1 / R6

За да определите силата на тока в неразклонена верига, използвайки закона на Ом, трябва да знаете общото съпротивление на веригата при дадено напрежение. За целта използвайте формулата:

От горното можем да заключим, че I \u003d I1.

Но за да определите тока в отделни клонове, първо трябва да изчислите напрежението в отделни секции на последователните вериги. Отново, използвайки закона на Ом, можете да напишете:

U1 \u003d IR1; U2 \u003d IR "; U3 \u003d IR"

Сега, знаейки напрежението в отделни секции, можете да определите силата на тока в отделни клонове:

I2 \u003d U2 / R2; I3 \u003d U2 / R3; I4 \u003d U2 / R4; I5 \u003d U3 / R5; I6 \u003d U3 / R6

Има моменти, когато е необходимо да се изчислят съпротивленията на отделни секции на веригата, като се използват вече известни напрежения, сила на тока и съпротивлението на други секции, а също така да се определи необходимото напрежение според дадените съпротивления и сила на тока. Методът за изчисляване на електрическите вериги винаги е един и същ и се основава на закона на Ом.

Електрическата верига е съвкупност от устройства, свързани по специфичен начин, които осигуряват път за протичане на електрически ток.

Елементите на електрическата верига са: източник на ток, товар и проводници. Най-простата електрическа верига е показана на фигура 1.

Фигура 1. Най-простата електрическа верига.

Електрическата верига може да включва и други елементи, като комутационни устройства, защитни устройства.

Както знаете, за появата на ток е необходимо да се свържат две точки, едната от които има излишък на електрони в сравнение с другата. С други думи, необходимо е да се създаде потенциална разлика между тези две точки. Източник на ток се използва за създаване на потенциална разлика във веригата. Източник на ток в електрическа верига могат да бъдат устройства като генератори, батерии, химически елементи и др.

Всеки потребител на електрическа енергия се счита за товар в електрическа верига. Товарът се съпротивлява на електрическия ток и стойността на тока зависи от стойността на съпротивлението на товара. Токът от източника на ток към товара протича през проводниците. Те се опитват да използват материали с най-ниско съпротивление (мед, сребро, злато) като проводници.

Важно е, за да тече токът във веригата, веригата да е затворена!

Видове електрически вериги

В електротехниката, по типа на свързване на елементите на електрическа верига, съществуват следните електрически вериги:

последователна електрическа верига;

паралелна електрическа верига;

последователно паралелна електрическа верига.

Последователна електрическа верига.

В последователна електрическа верига (Фигура 2.) всички елементи на веригата са последователни помежду си, тоест краят на първия с началото на втория, краят на втория с началото на първия и т.н.

Фигура 2. Последователна електрическа верига.

При такава връзка на елементите на веригата токът има само един път на потока от източника на ток към товара, докато общият ток на веригата Itotal ще бъде равен на тока през всеки елемент на веригата:

Itot \u003d I1 \u003d I2 \u003d I3

Спадът на напрежението по цялата верига, т.е. в участъка A-B (Ua-b), ще бъде равен на напрежението E, приложено към този участък, и е равен на сумата от спада на напрежението във всички секции на веригата (резистори):

E \u003d Ua-b \u003d U1 + U2 + U3

13. Паралелна електрическа верига

В паралелна електрическа верига (Фигура 3.) всички елементи са свързани по такъв начин, че началото им е свързано с една обща точка, а краищата - с друга.

Фигура 3. Паралелна електрическа верига.

В този случай токът има няколко пътя на потока от източника към натоварванията, а общият ток на веригата Itotal ще бъде равен на сумата от токовете на паралелните клонове:

Itot \u003d I1 + I2 + I3

14. Последователно паралелна електрическа верига

електрическо токово напрежение ома

Последователно паралелната електрическа верига е комбинация от серия и паралелна верига, т.е. нейните елементи са свързани както последователно, така и паралелно (Фигура 4).

Фигура 4. Последователно паралелна електрическа верига.

Публикувано на Allbest.ru

...

Подобни документи

Условия, необходими за съществуването на електрически ток. Предимства и недостатъци на паралелното свързване на проводници. Единица за сила на тока. Работата на електрически ток в затворена електрическа верига. Законът на Ом за участък от верига. Химично действие на тока.

презентация добавена на 07.07.2015

Концепция за електрическа верига и електрически ток. Какво е електрическа проводимост и съпротивление, дефиниция на единица електрически заряд... Основните елементи на веригата, паралелни и последователни връзки. Инструменти за измерване на ток и напрежение.

презентация добавена на 22.03.2011

Изчисляване на линейни постояннотокови електрически вериги, определяне на токове във всички клонове на методите на контурни токове, суперпозиция, коагулация. Нелинейни постояннотокови електрически вериги. Анализ на електрическото състояние на линейни променливотокови вериги.

курсова работа, добавена на 10.10.2013

Понятието електрически ток, изборът на неговата посока, действие и сила. Движението на частици в проводник, неговите свойства. Електрически вериги и видове връзки. Закон на Джоул-Ленц за количеството топлина, отделяно от проводник, закон на Ом за силата на тока в участъка на веригата.

презентация добавена на 15.05.2009

Изследване на основните характеристики на електромагнитните процеси в променливотокови вериги. Характеристики на синусоидални електрически еднофазни вериги. Изчисляване на сложна постоянна електрическа верига. Съставяне на пълна система от уравнения на Кирххоф.

резюме, добавено на 27.07.2013

Основни количества електрически ток и принципи на неговото измерване: закон на Ом, закон на Джоул-Ленц, електромагнитна индукция. Електрически вериги и форми на тяхното изграждане: последователно и паралелно свързване във верига, индуктор и кондензатор.

резюме, добавено на 23.03.2012

Основни закони и методи за анализ на линейни постояннотокови вериги. Линейни електрически вериги на синусоидален ток. Стационарен режим на линейна електрическа верига, захранвана от източници на синусоидална ЕМП и токове. Трифазна система с товар.

курсова работа, добавена на 15.04.2010

Основни понятия и специални раздели на електродинамиката. Условия за съществуване на електрически ток, изчисляване на неговата работа и мощност. Законът на Ом за постоянен и променлив ток. Характеристика на токовото напрежение на метали, електролити, газове и вакуумен диод.

презентация добавена на 30.11.2013

Причини за електрически ток. Законът на Ом за неравномерен участък от верига. Законът на Ом в диференциална форма. Работа и мощ. Закон на Джоул - Ленц. Плътност на тока, уравнение за непрекъснатост. Ефективност на текущия източник. Разпределение на напрежението и потенциала.

презентация добавена на 13.02.2016г

Характеризиране на електрическото поле като вид материя. Изследване на характеристиките на проводници, полупроводници и диелектрици. Движението на тока в електрическа верига. Изследване на законите на Ом, Джоул-Ленц и Кирххоф. Изолационни материали. Електродвижеща сила.

Страница 2

Такова подредено движение на електрически заряди е електрически ток.

Такова подредено движение на електрически заряди в проводима среда, което възниква под действието на силите на електрическо поле, се нарича електрически ток.

Ако подреденото движение на електрически заряди се извършва по проводник или диелектрик, след това в посока напред, след това в обратната посока и освен това с различна средна скорост, тогава такова подредено движение на свободни или свързани електрически заряди създава ток, който се нарича променлив. Следователно, променлив ток е електрически ток, който се променя по величина и посока.

Всяко подредено движение на заредени частици (или тела) се нарича електрически ток. Посоката на движение на положителните заряди обикновено се приема като посока на тока.

Това подредено движение на електрически заряди по проводник под действието на външно електрическо поле се нарича електрически ток.

Удобно е да се изрази скоростта на подреденото движение на носителите по отношение на плътността на тока (формула (55.1)) u jlne, където e е величината на заряда на носителя, а n е концентрацията.

Явлението на подреденото движение на заредени частици под действието на електрическо поле се нарича електрически ток.

Това слабо подредено движение определя електрическия ток в проводника.

И накрая, подреденото движение на електрически заряди може да възникне без действието на външни сили, а поради явлението на дифузия или поради химични реакции в източника на ток. Работата, изразходвана за нареденото движение на електрически заряди, се извършва от вътрешната енергия на източника на ток. И въпреки че няма пряко действие на никакви сили върху свободни заряди, явлението протича така, сякаш някакво външно поле действа върху зарядите.

И накрая, подреденото движение на електрически заряди може да възникне без действието на външни сили, а поради явлението на дифузия или поради химичните реакции в източника на ток. Работата, изразходвана за нареденото движение на електрически заряди, се извършва поради вътрешната енергия на източника на ток. И въпреки че няма пряко действие на никакви сили върху свободни заряди, явлението протича така, сякаш някакво външно поле действа върху зарядите.

Електрическият ток е подреденото движение на електрическите заряди.

Поне две системи участват в предаването на нареденото движение. Те образуват двата края на предаването. Ние изучаваме една система. Ние изследваме как завършването на работата по избраната (нашата) система влияе, например, на нейната температура. Втората система, в другия край на предаването, измерва количеството работа. Ние не се интересуваме от нищо друго във втората система. Името на втората система, за разлика от нашата система, е източникът на работа.

По време на своето подредено движение носителите на заряд изпитват многобройни сблъсъци с други частици материя, които са в топлинно движение. Тези сблъсъци възпрепятстват правилното движение на носителите на заряд и са причина за съпротивлението на проводящата среда към преминаването на тока.

По време на своето подредено движение носителите на заряд изпитват многобройни сблъсъци с други частици материя, които са в топлинно движение. Тези сблъсъци възпрепятстват правилното движение на носителите на заряд и са причина за съпротивлението, оказвано от проводящата среда за преминаване на ток.

Посоката на тока се счита за движение положителен обвинения. В метал положителните заряди, които са ядрата на атомите, са свързани в кристалната решетка и не могат да се движат. Външните (валентни) електрони не са свързани със специфични атоми и могат да се движат свободно по проводника. Тези електрони се наричат \u200b\u200bсвободни или проводими електрони.

За да съществува токът, са необходими две условия:

1) наличието на безплатни носители на такса;

2) наличието на електрическо поле.

Има два вида ток

ток на проводимост;

конвекционен ток.

Сила на тока Аз се нарича скаларна физическа величина, която характеризира пренасянето на заряди по проводник и е числено равна на заряда, пренесен през напречното сечение на проводника за единица време.

При I \u003d const (постоянен ток)

. (1)

1 ампер е силата на тока, която при преминаване през два паралелни праволинейни проводника с безкрайна дължина и малка площ на напречното сечение, разположени във вакуум на разстояние 1 m един от друг, предизвиква сила на взаимодействие от 210 7 N върху участък от проводник с дължина 1 m.

Плътност на тока Нареченвектор физическа величина, характеризираща посоката на тока в проводника и неговото разпределение по напречното сечение на проводника, числено равна на тока на единица площ, ориентирана перпендикулярно на посоката на тока.

(2)

Кога

. (3)

- Законът на Ом в диференциална форма. (4)

 - специфична електропроводимост;  - електрическо съпротивление.

Плътност на тока j във всяка точка вътре в проводника е равна на произведението на електрическата проводимост на проводника и силата на електрическото поле в тази точка.

- Закон на Джоул-Ленц в диференциална форма. (5)

Специфичната топлинна мощност на тока в проводник е равна на произведението от неговата електрическа проводимост на силата на електрическото поле на квадрат.

48 Електродвижеща сила (ЕДС)

Източници на ток се наричат \u200b\u200bустройства, способни да създадат потенциална разлика поради работата на сили от неелектростатичен произход.

Външни сили се наричат \u200b\u200bсили от неелектростатичен произход, действащи върху заряди от страната на източника на ток.

Естеството на външните сили:

- химически (галванични клетки);

- механични(генератори;

- светлинна енергия (слънчеви панели).

Източник на електродвижеща сила(ЕМП) Наречен:

работа, която се изразходва от външни сили за преместване на единичен положителен заряд от () терминал към (+) терминал вътре в източника;

потенциална разлика на изходните клеми на източника на ток при отворенвъншна верига.

, (1)

Потенциална разлика

Потенциална разлика  1   2 върху верижна секция е работата, извършена от кулоновските сили, когато се движи положителен заряд.

Волтаж U върху участъка на веригата е работата, извършена от Кулон и външни сили, когато се движи положителен заряд.

, [IN],

Разликата в напрежението и потенциала са еднакви, когато във веригата няма ЕМП.

Съпротива R отразява степента на интерференция, която изпитват свободните електрони, когато се движат по проводник под въздействието на напрежение. За проводник със специфично съпротивление , дължина л и площ на напречното сечение С

[Ом]. (3)

Имат най-ниско съпротивление

сребро (

Omm),

мед (

Ohmm) и алуминий (

Omm).

Съпротивлението на металните проводници се увеличава с температурата:

, (4

където - съпротивление при 0 0 С, и

е постоянна стойност за дадено вещество, т.нар температурен коефициент на съпротивление... Промяната в съпротивлението с промени в температурата може да бъде доста значителна. Така че в лампа с нажежаема жичка, когато през нея премине ток и нейната спирала се нагрее, съпротивлението на последната се увеличава повече от 10 пъти.

49. За опростяване на изчисленията се използват сложни електрически вериги, съдържащи нехомогенни секции правилата на Кирххоф, които са обобщение на закона на Ом за случая с разклонени вериги. Разклонени вериги могат да бъдат разграничени опорни точки (възли), в който се сближават поне три проводника (фиг. 4.10.1). Токовете, течащи във възела, се считат за положителни; токовете, изтичащи от възела, са отрицателни.

Във възлите на веригата за постоянен ток не може да се получи натрупване на заряд. това предполага първото правило на Кирхоф: Алгебричната сума на токовете за всеки възел в разклонената верига е нула:

I1 + I2 + I3 + ... + В \u003d 0.

Първото правило на Кирхоф е следствие закон за запазване на електрическия заряд... В разклонена верига винаги можете да идентифицирате няколко затворени пътеки, състоящи се от хомогенни и нехомогенни участъци. Такива затворени пътеки се наричат контури... В различни части на специалната верига могат да протичат различни токове. На фиг. 4.10.2 представя прост пример за разклонена верига. Веригата съдържа два възела a и d, при които еднакви токове се сближават; следователно само един от възлите е независим (a или d).

Във веригата могат да се разграничат три контура: abcd, adef и abcdef. От тях само два са независими (например abcd и adef), тъй като третият не съдържа нови региони. Второто правило на Кирххоф е следствие от обобщения закон на Ом. Нека запишем обобщения закон на Ом за участъците, които съставляват един от контурите на веригата, показан на фиг. 4.10.2, например abcd. За да направите това, на всеки сайт трябва да зададете положителна посока на тока и положителна посока на байпаса... Когато пишете обобщения закон на Ом за всеки от разделите, е необходимо да се спазват определени "правила на знаците", които са обяснени на фиг. 4.10.3.

За участъци от контура abcd обобщеният закон на Ом се записва така: За раздел bc: I1R1 \u003d Δφbc - \u200b\u200b1. За участък da: I2R2 \u003d Δφda - 2. Добавяне на лявата и дясната страна на тези равенства и като се вземе предвид, че Δφbc \u003d - Δφda, получаваме :

Второто правило на Kirchhoff може да бъде формулирано по следния начин: алгебричната сума на произведенията на съпротивлението на всяка от секциите на която и да е затворена верига на разклонената DC верига от тока в тази секция е равна на алгебричната сума на EMF по тази верига. Първото и второто правило на Kirchhoff, написано за от всички независими възли и контури на разклонената верига, заедно дават необходимия и достатъчен брой алгебрични уравнения за изчисляване на електрическата верига. За схемата, показана на фиг. 4.10.2, системата от уравнения за определяне на три неизвестни тока I1, I2 и I3 има формата:

I1R1 + I2R2 \u003d - 1 - 2,

- I2R2 + I3R3 \u003d 2 + 3,

- I1 + I2 + I3 \u003d 0.

По този начин правилата на Kirchhoff свеждат изчислението на разклонена електрическа верига до решаване на система от линейни алгебрични уравнения. Това решение не създава основни трудности, но може да бъде много тромаво дори в случай на доста прости вериги. Ако в резултат на решението силата на тока в даден участък се окаже отрицателна, това означава, че токът в този участък отива в посока, обратна на избраната положителна посока

50. Проводимите електрони в метал са в произволно движение. Най-бързо движещите се електрони, които имат достатъчно висока кинетична енергия, могат да избягат от метала в околното пространство. В същото време те извършват работа както срещу силите на привличане от страната на излишния положителен заряд, възникващ в метала в резултат на тяхното бягство, така и срещу силите на отблъскване от страната на предварително излъчени електрони, които образуват електронен "облак" близо до повърхността на проводника. Установява се динамично равновесие между електронния газ, в метала и електронния "облак". Работата, която трябва да се извърши, за да се отстрани електрон от метал във вакуум, се нарича работна функция. Тя е равна на, където e е зарядът на електрона, е изходният потенциал. Работната функция се произвежда от електрони - чрез намаляване на тяхната кинетична енергия. Следователно е ясно, че бавно движещите се електрони не могат да избягат от метала. Работната функция зависи от химическата природа на метала и състоянието на повърхността му на замърсяване; следите от влага и др. Променят стойността му. При чистите метали работната функция варира в рамките на няколко електронволта. Проводим електрон може да излети от всеки метал, ако енергията му надвишава работната функция А на електрона от метала. Феноменът на излъчването на електрони от нагрети метали се нарича термична емисия.

Концентрацията на проводими електрони в метал е много висока; техните топлинни скорости при дадена температура са различни и разпределени, според класическите концепции, в съответствие със закона на Максуел. Това означава, че дори при средни температури в метала има достатъчно голям брой проводими електрони, способни да изпълняват работната функция и да излитат от метала. В този случай работната функция е равна на загубата на кинетична енергия

където m, e са масата и зарядът на електрона, съответно, и са електронните скорости преди и след напускането на метала. При обикновени температури броят на електроните със скорост, достатъчна за излизане, е много малък. Има няколко начина за придаване на допълнителна енергия на електроните, която е необходима за отстраняването им от метала: нагряване на проводника

(термична емисия); облъчване на метали с видима и ултравиолетова светлина (фотоелектронна емисия); ефектът от ускоряващо се външно електрическо поле (автоелектронно или студено излъчване); бомбардиране на метал с електрони или йони.

За да се получи значителен поток от електрони, така нареченият емитер се загрява до температури от порядъка на 2000 ÷ 2500 К.

Контактна потенциална разлика - това потенциална разликапроизтичащи от контакта на две различни проводницикато има същото температура.

Когато два проводника с различни работни функции влязат в контакт, върху проводниците се появяват електрически заряди. И между техните свободни краища има потенциална разлика... Разликата в потенциала между точките, разположени извън проводниците, в близост до тяхната повърхност, се нарича контактна потенциална разлика ... Тъй като проводниците са с еднаква температура, при липса на приложено напрежение полето може да съществува само в граничните слоеве ( Правилото на Волта). Вътрешната потенциална разлика (когато металите влязат в контакт) и външната (в процепа) са подчертани. Стойността на разликата в потенциала на външния контакт е равна на разликата между работните функции, посочени към заряда на електрона. Ако проводниците са свързани в пръстен, тогава ЕМП в пръстена ще бъде равно на 0. За различните двойки метали стойността на контактната потенциална разлика варира от десети до няколко волта.

Електрически. поле К. стр. и др., създадени от контакта обемни зареждане, концентрирани близо до интерфейса и в процепа между проводниците. Колкото по-голяма е концентрацията на проводими електрони в проводниците, толкова по-малка е дължината на контактната област: в металите см, в полупроводници до см. Когато полупроводник е в контакт с метал, практически целият регион на близкоконтактното поле е локализиран в полупроводника.

Волта (V, V) може да се определи като електрическо напрежение в краищата диригентнеобходими за генериране на топлина в него мощност в едно вата (W, W) при сила протичащ през този проводник на константа текущ в едно ампер (A), или като потенциална разлика между две точки електростатично поле, при преминаване през заряд с величина 1 висулка (Cl, c) извършено работа размер 1 джаул (J, J) ... Изразено в базови единици SI, един волт е равен на м² · килограма · от -3 A −1 .

Волт (Руско наименование: B; международно: V) - в Международна система от единици (SI) мерна единица електрически потенциал, потенциална разлика, електрическо напрежение и електродвижеща сила.

Потенциалната разлика между две точки е 1 волта, ако е за движение зареждане размер 1 висулка от една точка до друга над него трябва да се направи работа размер 1 джаул... Волта също е равна на електрическото напрежение, което причинява константа текущ на сила 1 ампер в мощност 1 вата.

Единицата е кръстена на италиански физика и физиолог Алесандро Волта (1745-1827), който е изобретил волтов стълб, първата електрическа батерия.

1 V \u003d (1/300) единица потенциал SGSE .

ЕЛЕКТРОДИНАМИКА Директен електрически ток § 1. Електрически ток Електрически заряди в движение.Всички тела и частици с маса изпитват гравитационно привличане. Структурата на Вселената се формира от гравитационното привличане на тела с огромни маси. Неограниченото гравитационно компресиране пречи на тези тела да се движат. Съществуването на тела с крайни размери е възможно, тъй като между частиците на материята има по-мощни от гравитационните сили от електромагнитно естество: привличане и отблъскване, които могат да балансират помежду си. Както обаче разбрахме по-рано (вж. F-10, § 78), системата от стационарни (статични) електрически заряди не може да бъде стабилна. Само система от движещи се заряди може да бъде стабилна, точно както най-сеизмично стабилните сгради са изградени върху подвижна опора. Следователно следващата важна стъпка в изучаването на структурата на материята е да се разгледа електромагнитното поле на движещите се електрически заряди. Електрическият заряд е източник на електромагнитно поле, което се разпространява в пространството със скоростта на светлината. Енергията на електромагнитното поле, пренесена в пространството от един заряд в друг, намалява с увеличаване на разстоянието между зарядите. Възможно е да се промени енергията на електромагнитното взаимодействие на зарядите, например чрез приближаване на един заряд до друг. Движението на заряди в проводник.Насоченото движение на заряди в проводник води до пренасяне на енергията на електромагнитното поле в пространството. За съществуването на електрически ток са необходими безплатни такси- текущи превозвачи,например заредени частици. 1 *

Електродинамика Електричество- подредено (насочено) движение на заредени частици. В проводника концентрацията на свободни заряди, които могат да се движат през целия обем на проводника, без да излизат от неговите граници, е най-висока. Следователно, за да се прехвърли енергията на електромагнитното поле от една точка в пространството в друга, се използват метални проводници, точно както тръбите се използват за транспортиране на вода. Възможно е насочено движение на свободните заряди в проводник под действието на външно електрическо поле. При липса на външно електрическо поле (E \u003d0) движението на заряди в проводника е хаотично (сива линия на фиг. 1). Така например се движат положителни и отрицателни йони в електролити, електрони в метални проводници. След няколко сблъсъка с други частици заредените частици могат да се върнат в почти първоначалното си положение. В случая, когато към проводника се прилага външно електрическо поле (E *0), допълнителна кулоновска сила действа върху зарядите. В резултат на това положителният заряд, привлечен към отрицателния полюс и отблъскващ се от положителния, придобива компонент на скоростта v + по силата на електрическото поле, или посока на скоростта.За определен период от време т положителен заряд "се отклонява" на разстояние л + = v + т по посока на силата на електрическото поле (черна линия на фиг. 1). Отрицателният заряд се измества на разстояние л_ - v_ т (v_ - скорост на дрейф в посока, обратна на силата на електрическото поле). В проводник, поставен в електрическо поле, подреденото движение на зарядите се наслагва върху хаотично термично.
1> Медийно движениезаряди в проводника. Подредено нарежданедвижението на заряди към хаотичнотоплинно движение велектрическо поле: а) положителен; б) отрицателен

Постоянен електрически ток

5 Посоката на подреденото движение на положително заредени частици се приема като посока на тока. Посоката на тока съвпада с посоката на силата на електрическото поле, причиняващо този ток. INметали, където токови носители
са свободни, отрицателно заредени електрони, посоката на тока се счита противоположна на посоката на скоростта на тяхното подредено движение (фиг. 2).

ВЪПРОСИ Посоката на тока в метала
диригент отсреща p „ посока на движение на електроните 1. Дайте определението за електрически ток r r ка.

При какви условия възниква електрически ток? Защо движението на заредени частици в проводник при липса на външно електрическо поле е хаотично? Каква е разликата между движението на заредени частици в проводник в отсъствие и в присъствието на външно електрическо поле? Как се избира посоката на електрическия ток? В каква посока се движат електроните в метален проводник, през който протича електрически ток?§ 2. Текуща сила Определяне на силата на тока.Интензивността на насоченото движение на заредени частици в проводника характеризира величината на електрическия заряд, преминаващ през напречното сечение на проводника за 1 s, или сила на тока.Тази стойност може да се промени с течение на времето. Силата на тока в даден момент е скаларна физическа величина, равна на границата на съотношението на величината на електрическия заряд, преминал през напречното сечение на проводника към интервала от време на неговото преминаване: /= лим^. (1)

На- "0 В

Електродинамиката Формула (1) в математиката е производно. Следователно dt (2) Токът е производната на времето на заряда, който е преминал през напречното сечение на проводника за определен период от време т. Единицата на ампеража (основна единица SI) - ампер(1 A):

1 A \u003d 1 C / s.

Точно определение на ампера ще бъде дадено в § 25. Връзка между силата на тока и посоката на скорост.За да изчислим текущата сила, намираме заряда Aq, протичаща през напречното сечение на проводник (електролит) за определен период от време В (фиг. 3). През това време само заряди се движат със скорост от v в посока на силата на силата на външното електрическо поле, които са вътре в цилиндъра със сечение S с генератора А1= дДС... Познаване на концентрацията pзаредени частици, можете да намерите броя на заредените частици в този обем н= nSvAt и определят таксата им:

Aq = q() н = q 0 nSvAt,

Където q 0 е зарядът на една частица. От формула (1) следва, че текущата сила

/ = q 0 nSv.

(3) Ако скоростта на движение на зарядите не зависи от времето, т.е. v \u003d const, тогава текущата сила / \u003d const. Постоянният електрически ток е ток, чиято сила не се променя се променя с течение на времето. Постоянният ток се използва широко в електрически вериги автомобили, както и в микроелектрониката и др.

	, Ал= дДС
3^ Положителен електрически ток	q ° ±
3^ Положителен електрически ток		z +
скокове в електролита	9 - * - w С,\\ P &\\ jL. Aq	Единица за обем

Постоянен електрически ток

д / т

В проводник, чието напречно сечение е 1 mm 2, силата на тока е 1,6 A. Концентрацията на електрони в проводника е 10 23 m ~ 3 при температура 20 ° C. Намерете средната скорост на насоченото движение на електроните и я сравнете с топлинната скорост на електроните. j / QO Mlc " ((£ B ^ b " За 4 s токът в проводника l "замръзна" от 1 до 5 А. Начертайте графика на силата на тока спрямо времето. Какъв заряд премина през напречното сечение на проводника през това време?

§ 3. Източник на захранване Условието за съществуване на постоянен ток в проводник.Помислете за условията за съществуване на постоянен ток в проводник. Когато проводник се постави във външно постоянно електрическо поле, в него се получава преразпределение на свободните заряди, наречено електростатична индукция(вж. F-10, § 86). Електрическото поле на индуцираните (индуцирани) заряди доста бързо компенсира външното поле. Силата на полето вътре в проводника става нула, зарядите спират да се движат насочено, токът спира. За да съществува токът непрекъснато, силата на външното поле трябва да е по-голяма от силата на полето на индуцираните заряди. Това е възможно, ако скоростта на нарастване на външното електрическо поле надвишава скоростта на разделяне на индуцираното
Електродинамични заряди. Повишаване на силата на външното електрическо поле може да се постигне чрез подаване на допълнителни заряди към проводника отвън. Тези заряди се генерират и подават към проводника текущ източник. Източникът на ток е устройство, което разделя положителните и отрицателните заряди. Галванична клетка.Разделянето на зарядите е възможно в резултат на превръщането на механичната, топлинната, химическата, светлинната енергия в електрическа. И така, в галванична клетка зарядите на електродите се оказват противоположни поради енергията химическа реакция между електродите и електролита. В клетката на Волта медни (Cu) и цинкови (Zn) електроди се потапят в разтвор на сярна киселина (H2S04). Отрицателните йони SO | ~, които са в разтвор в близост до електрически неутрални медни и цинкови електроди, привличат Cu 2+ и Zn 2+ йони, разположени на местата на кристалната решетка (фиг. 4, а).Енергията на привличане на различните йони надвишава енергията на свързване на Cu 2+ и Zn 2+ йони в кристалната решетка на метални електроди, така че тези йони преминават в разтвор. Кинетична енергия (Е к ) Cu 2 + йоните Cu 2+, преминаващи в разтвор, са по-малко от кинетичната енергия (Е к ) Zn 2+ йони на Zn 2+, тъй като енергията на свързване Е Si медни йони Cu 2+ в кристалната решетка надвишават енергията на свързване Е Zn йони Zn 2+ (Фиг. 5): (E ft) cu 2+ ~ Е ± ~ ^ Cu "(£ fc) zn 2+ ~ Е ± -Е Zn" Където Е ± - йонна енергия в разтвор. Колкото повече положителни йони преминават в разтвора, толкова по-голям става той в модула отрицателен заряд електрод (фиг. 4, б), който предварително

а) сол C ) "вАз Si 2+ "така | - :. ; С „Х“. H 2 SQ 4 A4 Преразпределение на зарядите в галваничната клетка Volta
Постоянен електрически ток
Имайте Ezn O "No. * W + i (p, B +0,34 -0,76 \u003d 1,1V ^5 Електромотормощност на галванопластикаелемент Волта предотвратява напускането на други йони. Разтварянето на електродите спира, ако кинетичната енергия на положителните йони е недостатъчна за преодоляване на потенциалната разлика на електрическия двоен слой. Този слой се формира положителни заряди йони в разтвор и с отрицателни излишни заряди на електроди: (- E ft) cu 2+ \u003d 9оFsi "(-Eft) zn 2 9 0 Нормален избранродни потенциали! където φ Cu и φ 2n са потенциалите на медни и цинкови електроди спрямо разтвора.

Метал
Литий
Калий
Натрий
Алуминий
Цинк
Желязо
Калай
Водя	-o, c
Мед
живак
Сребро
Платина
Злато

Обикновено енергията на свързване се приема като нула на енергията на свързване, която е необходима за йонизацията на газообразния молекулярен водород. Съответно потенциалът при т.нар водороден електрод. 1 . ЕМП на галваничен елемент.Между медните и цинковите електроди възниква постоянно напрежение, равно на разликата в нормалните потенциали (вж. Фиг. 5):

ё \u003d Феи ~

Наречен електродвижеща сила на галваничен елементедин или EMF. Медният електрод, който има по-голям потенциал, се оказва полюсът на източника - анод,и цинк - отрицание

Електродинамика Изолация
Оксидживак
Е. електролита) Хлорид

амоний

Въглероден Цинк

електрод черупка

б) ним - катод.Използвайки данните в таблица 1, можете по подобен начин да изчислите EMF на елемент с двойка електроди, направени от други метали. Най-често срещаните елементи - източници на ток - са показани на фигура 6. Живачна батерия (фиг. 6, а),използван в часовници, калкулатори и слухови апарати дава ЕМП около 1,4 V. Традиционна батерия с джобно фенерче (фиг. б)има ЕМП от 1,5 V.

Защо електростатичната индукция предотвратява протичането на постоянен ток в проводник? Какво е източник на ток? Каква е неговата роля в електрическата верига? Какво е галваничен елемент? Защо се получава разделяне на заряда в галваничен елемент Volta? Кога спира разтварянето на електродите в електролитния разтвор? Какво е нормален електроден потенциал? Каква е потенциалната разлика между клемите на галваничен елемент? Източници на ток: а) миниатюрен
батерия; б) батерия за
джобно фенерче ▲ 6 § 4. Текущ източникв електрическата верига Външни сили.Когато проводник свързва електродите (полюсите) на източник на ток, през проводника протича електрически ток под действието на постоянна потенциална разлика. Електроните, движещи се от катода към анода по протежение на проводника, намаляват потенциалната разлика между електродите, като отнемат отрицателния заряд от катода и неутрализират положителния в анода. За да се поддържа постоянна потенциална разлика, зарядите трябва да се натрупват на полюсите на източника: положителните заряди в електролита трябва да се придвижат към анода, а отрицателните заряда към катода. Такова движение в посока, обратна на действието на кулоновските отблъскващи сили между подобни заряди, може да възникне само под действието на сили от неелектрическо естество, т.нар. външни сили.