Электротехника законы постоянного тока

| | 0 Comment

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА, Основные формулы 2318

ЕЩЁ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:

ГЛАВА 4

ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Основные формулы

· Сила постоянного тока

где Q — количество электричества, прошедшее сечение проводника за время t.

· Плотность электрического тока есть векторная величина, равная отношению силы тока к площади S поперечного сечения проводника:

где — единичный вектор, по направлению совпадающий с правлением движения положительных носителей заряда.

· Сопротивление однородного проводника

где ρ — удельное сопротивление вещества проводника; l — его длина.

· Проводимость G проводника и удельная проводимость γ вещества

· Зависимость удельного сопротивления от температуры

где ρ и ρ0 — удельные сопротивления соответственно при t и 0 ˚С; t -температура (по шкале Цельсия); α- температурный коэффи­циент сопротивления.

· Сопротивление соединения проводников:

последовательного

параллельного

Здесь Ri — сопротивление i-гопроводника; п — число провод­ников.

для неоднородного участка цепи

для однородного участка цепи ;

для замкнутой цепи .

Здесь (φ1-φ2) — разность потенциалов на концах участка цепи; ε12 — ЭДС источников тока, входящих в участок; U — напряжение на участке цепи; R — сопротивление цепи (участка цепи); ε — ­ЭДС всех источников тока цепи.

· Правила Кирхгофа. Первое правило: алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю, т. е.

где n — число токов, сходящихся в узле.

Второе правило:в замкнутом контуре алгебраическая сумма на­пряжений на всех участках контура равна алгебраической сумме электродвижущих сил, т.е.

где Ii — сила тока на i-мучастке; Ri — активное сопротивление на i-мучастке; εi- ЭДС источников тока на i-мучастке; п — ­число участков, содержащих активное сопротивление; k- число участков, содержащих источники тока.

· Работа, совершаемая электростатическим полем и сторонними силами в участке цепи постоянного тока за время t,

· Закон Джоуля — Ленца

где Q — количество теплоты, выделяющееся в участке цепи за время t;

Закон Джоуля — Ленца справедлив при условии, что участок цепи неподвижен и в нем не совершаются химические превращения.

studepedia.org

Электротехника законы постоянного тока

Главная

Вспомни физику:
7 класс
8 класс
9 класс
10-11 класс
видеоролики по физике
мультимедиа 7 кл.
мультимедиа 8 кл.
мультимедиа 9 кл.
мультимедиа 10-11 кл.
астрономия
тесты 7 кл.
тесты 8 кл.
тесты 9 кл.
демонстрац.таблицы
ЕГЭ
физсправочник

Книги по физике
Умные книжки

Есть вопросик?

Его величество.

Музеи науки.

Достижения.

Викторина по физике

Физика в кадре

Учителю

Читатели пишут

ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц ( свободных электронов или ионов).
При этом через поперечное сечение проводника перносится эл. заряд ( при тепловом движении заряженных частиц суммарный перенесенный эл. зпряд = 0, т.к. положительные и отрицательные заряды компенсируются).

Направление эл. тока — условно принято считать направление движения положительно заряженных частиц ( от + к — ).

Действия эл. тока ( в проводнике):

тепловое действие тока — нагревание проводника ( кроме сверхпроводников);

химическое действие тока — проявляется только у электролитов, На электродах выделяются вещества, входящие в состав электролита;

магнитное действие тока ( основное ) — наблюдается у всех проводников (отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током и силовое действие тока на соседние проводники посредством магнитного поля).

Количественная характеристика эл. тока.

Сила тока — это отношение заряда q, перенесенного через поперечное сечение проводника за интервал времени t к этому интервалу.

Постоянный ток — эл. ток, у которого сила тока со временем не меняется.

Сила тока зависит от заряда частицы, концентрации частиц, скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника.

где S — площадь поперечного сечения проводника, qo — эл. заряд частицы,
n — концентрация частиц, v — скорость упорядоченного движения электронов.

Единица измерения силы тока:

Условия, необходимые для существования электрического тока:

— наличие свободных электрически заряженных частиц;

— наличие внутри проводника эл.поля действующего с силой на заряженные частицы для их упорядоченного движения ( свободные электроны по инерции , без действия силы, перемещаться не могут из-за тормозящего воздействия на них кристаллической решетки).

Если в проводнике существует эл. поле, то между концами проводника есть разность потенциалов.
Если разность потенциалов постоянна во времени , в проводнике течет постоянный ток.

ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ

где U — напряжение на концах участка цепи, R — сопротивление участка цепи. (сам проводник тоже можно считать участком цепи).

Для каждого проводника существует своя определенная вольт-амперная характеристика.

— основная электрическая характеристика проводника.
— по закону Ома эта величина постоянна для данного проводника.

1 Ом — это сопротивление проводника с разностью потенциалов на его концах
в 1 В и силой тока в нем 1 А.

Сопротивление зависит только от свойств проводника:

где S — площадь поперечного сечения проводника, l — длина проводника,
ро — удельное сопротивление, характеризующее свойства вещества проводника.

— состоят из источника, потребителя электрического тока, проводов, выключателя.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

I — сила тока в цепи
U — напряжение на концах участка цепи
R — полное сопротивление участка цепи

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

I — сила тока в неразветвленном участке цепи
U — напряжение на концах участка цепи
R — полное сопротивление участка цепи

Вспомни, как подключаются измерительные приборы:

Амперметр — включается последовательно с проводником, в котором измеряется сила тока.

Вольтметр — подключается параллельно проводнику , на котором измеряется напряжение.

Другие страницы по теме «Электричество» за 10-11 класс:

class-fizika.narod.ru

Основные законы постоянного тока;

1. Закон Ома для однородного участка цепи. Однородность участка означает, что на этом участке нет источника тока, т.е. ε=0.

Þ

2. Закон Ома для полной (замкнутой ) цепи.

где – полное сопротивление

R – внешнее сопротивление – сопротивление цепи

r — внутреннее сопротивление – сопротивление источника тока

3. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Там где действует э.д.с. на носители тока кроме электростатических сил действуют еще сторонние силы.

Тогда

Если цепь замкнута , тогда

4. Закон Ома в дифференциальной форме

где удельная проводимость проводника

удельное сопротивление проводника

5. Закон Джоуля — Ленца в интегральной форме

6. Закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме

где ωудельная тепловая мощность тока.

Законы Ома позволяет рассчитать любую сложную цепь. Однако расчет разветвленных цепей, содержащих несколько замкнутых контуров сложен. Эти задачи можно решить, если пользоваться двумя правилами Кирхгофа.

I правило Кирхгофаправило узла.

I1 Любая точка, в которой сходится не

I5 менее трех проводников называется

I2 узлом. Алгебраическая сумма токов

сходящихся в узле равна нулю.

I4

II правило Кирхгофаправило контура.

1 Ε1 R1 2 В любом замкнутом контуре

(произвольно выбранном в

I1 I1 разветвленной электрической

studopedia.su

Постоянный ток — общие понятия, определение, единица измерения, обозначение, параметры

Постоянный ток — электрический ток, не изменяющийся по времени и по направлению. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. В том случае, если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, направление его считают противоположным направлению движения частиц.

Наиболее распространенные источники постоянного тока — гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы постоянного тока и выпрямительные установки.

Для количественной оценки тока в электрической цепи служит понятие силы тока.

Сила тока — это количество электричества Q, протекающее через поперечное сечение проводника в единицу времени.

Если за время I через поперечное сечение проводника переместилось количество электричества Q, то сила тока I=Q/ t

Единица измерения силы тока — ампер (А).

Плотность тока — это отношение силы тока I к площади поперечного сечения F проводника δ = I/F. (12)

Единица измерения плотности тока — ампер на квадратный миллиметр (А/мм 2 ).

В замкнутой электрической цепи постоянный ток возникает под действием источника электрической энергии, который создает и поддерживает на своих зажимах разность потенциалов, измеряемую в вольтах (В).

Зависимость между разностью потенциалов (напряжением) на зажимах электрической цепи, сопротивлением и током в цепи выражается законом Ома . Согласно этому закону для участка однородной цепи сила тока прямо пропорциональна значению приложенного напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению I = U/R ,

где I — сила тока. A, U— напряжение на зажимах цепи В, R — сопротивление, Ом

Это самый важный электротехнический закон. Подробнее о нем смотрите здесь: Закон Ома для участка цепи

Работу, совершаемую электрическим током в единицу времени (секунду), называют мощностью и обозначают буквой Р. Эта величина характеризует интенсивность совершаемой током работы.

Мощность P=W/t = UI

Единица измерения мощности — ватт (Вт).

Выражение мощности электрического тока можно преобразовать, заменив на основании закона Ома напряжение U произведением IR. В результате получим три выражения мощности электрического тока P = UI = I 2 R= U 2 /R

Большое практическое значение имеет то, что одну и ту же мощность электрического тока можно получить при низком напряжении и большой силе тока или при высоком напряжении и малой силе тока. Этот принцип используют при передаче электрической энергии на расстояния.

Ток, протекая по проводнику, выделяет теплоту и нагревает его. Количество теплоты Q, выделяющейся в проводнике определяют формулой Q = I 2 Rt.

Эту зависимость называют законом Джоуля — Ленца .

На основании законов Ома и Джоуля — Ленца можно проанализировать опасное явление, которое часто возникает при непосредственном соединении между собой проводников, подводящих электрический ток к нагрузке (электроприемнику). Это явление называют коротким замыканием , так как ток начинает протекать более коротким путем, минуя нагрузку. Такой режим является аварийным.

На рисунке приведена схема включения лампы накаливания E L в электрическую сеть. Если сопротивление лампы R — 500 Ом, а напряжение сети U= 220 В, то ток в цепи лампы будет I = 220/500 = 0,44 А.

Схема, поясняющая возникновение короткого замыкания

Рассмотрим случай, когда провода, идущие к лампе накаливания, соединены через очень малое сопротивление ( R ст — 0,01 Ом), например толстый металлический стержень. В этом случае ток цепи, подходя к точке А, будет разветвляться по двум направлениям: большая его часть пойдет по пути с малым сопротивлением — по металлическому стержню, а небольшая часть тока I л.н — по пути с большим сопротивлением — лампе накаливания.

Определим ток, протекающий по металлическому стержню: I = 220/0,01 = 22 000 А.

При коротком замыкании (к.з) напряжение сети будет меньше 220 В, так как большой ток в цепи вызовет большую потерю напряжения, и ток, протекающий по металлическому стержню, будет несколько меньше, но тем не менее во мною раз превышать ток, потреблявшийся ранее лампой накаливания.

Как известно, в соответствии с законом Джоуля-Ленца ток, проходя по проводам, выделяет теплоту, и провода нагреваются. В нашем примере площадь поперечного сечения проводов рассчитана на небольшой ток 0,44 А.

При соединении проводов более коротким путем, минуя нагрузку, по цепи будет протекать очень большой ток — 22000 А. Такой ток вызовет выделение большого количества теплоты, что приведет к обугливанию и возгоранию изоляции, расплавлению материала проводов, порче электроизмерительных приборов, оплавлению контактом выключателей, ножей рубильнике и т. п.

Источник электрической энергии, питающий такую цепь, может быть поврежден. Перегрев проводов может вызвать пожар. Вследствие этого при монтаже и эксплуатации электрических установок, чтобы предупредить непоправимые последствия короткого замыкания, необходимо соблюдать следующие условии: изоляция проводов должна соответствовать напряжению сети и условиям работы.

Площадь поперечною сечения проводов должна быть такой, чтобы нагревание их при нормальной нагрузке не достигало опасного значения. Места соединений и ответвлений проводов должны быть качественно выполнены и хорошо изолированы. В помещении провода должны быть проложены так, чтобы они были защищены от механических и химических повреждений и от сырости.

Чтобы избежать внезапного, опасного увеличения тока в электрической цепи при коротком замыкании, ее защищают с помощью предохранителей или автоматических выключателей.

Существенный недостаток постоянного тока состоит в том, что его напряжение сложно повысить. Это затрудняет передачу электрической энергии на постоянном токе на большие расстояния.

Основные законы электротехники

ЗАКОН ОМА (по имени немецкого физика Г. Ома (1787-1854)) – единица электрического сопротивления. Обозначение Ом. Ом – сопротивление проводника, между концами которого при силе тока 1 А возникает напряжение 1 В. Определяющее уравнение для электрического сопротивления R= U / I.

Закон Ома является основным законом электротехники, без которого нельзя обойтись при расчете электрических цепей. Взаимосвязь между падением напряжения на проводнике, его сопротивлением и силой тока легко запоминается в виде треугольника, в вершинах которого расположены символы U, I, R.

ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА (по имени английского физика Дж.П.Джоуля и русского физика Э.Х.Ленца) – закон, характеризующий тепловое действие электрического тока.

Согласно закону, количество теплоты Q (в джоулях), выделяющейся в проводнике при прохождении по нему постоянного электрического тока, зависит от силы тока I (в амперах), сопротивления проводника R (в омах) и времени его прохождения t (в секундах): Q = I 2 Rt.

Преобразование электрической энергии в тепловую широко используется в электрических печах и различных электронагревательных приборах. Тот же эффект в электрических машинах и аппаратах приводит к непроизвольным затратам энергии (потере энергии и снижении КПД). Тепло, вызывая нагрев этих устройств, ограничивает их нагрузку. При перегрузке повышение температуры может вызвать повреждение изоляции или сокращение срока службы установки.

ЗАКОН КИРХГОФА (по имени немецкого физика Г.Р.Кирхгофа (1824-1887)) – два основных закона электрических цепей. Первый закон устанавливает связь между суммой токов, направленных к узлу соединения (положительные), и суммой токов, направленных от узла (отрицательные).

Алгебраическая сумма сил токов In, сходящихся в любой точке разветвления проводников (узле), равна нулю, т.е. SUMM(In)= 0. Например, для узла A можно записать: I1 + I2 = I3 + I4 или I1 + I2 – I3 – I4 = 0.

Второй закон устанавливает связь между суммой электродвижущих сил и суммой падений напряжений на сопротивлениях замкнутого контура электрической цепи. Токи, совпадающие с произвольно выбранным направлением обхода контура, считаются положительными, а не совпадающие – отрицательными.

Алгебраическая сумма мгновенных значений ЭДС всех источников напряжения в любом контуре электрической цепи равна алгебраической сумме мгновенных значений падений напряжений на всех сопротивлениях того же контура SUMM(En)=SUMM(InRn). Переставив SUMM(InRn) в левую часть уравнения, получим SUMM(En) – SUMM(InRn) = 0. Алгебраическая сумма мгновенных значений напряжений на всех элементах замкнутого контура электрической цепи равна нулю.

ЗАКОН ПОЛНОГО ТОКА один из основных законов электромагнитного поля. Устанавливает взаимосвязь между магнитной силой и величиной тока, проходящего через поверхность. Под полным током понимается алгебраическая сумма токов, пронизывающих поверхность, ограниченную замкнутым контуром.

Намагничивающая сила вдоль контура равна полному току, проходящему сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. В общем случае напряженность поля на различных участках магнитной линии может иметь разные значения, и тогда намагничивающая сила будет равна сумме намагничивающих сил каждой линии.

ЗАКОН ЛЕНЦА — основное правило, охватывающее все случаи электромагнитной индукции и позволяющее установить направление возникающей э.д.с. индукции.

Согласно закону Ленца это направление во всех случаях таково, что ток, созданный возникшей э.д.с., препятствует тем изменениям, которые вызвали появление э.д.с. индукции. Этот закон является качественной формулировкой закона сохранения энергии в применении к электромагнитной индукции.

ЗАКОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ , закон Фарадея – закон, устанавливающий взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями. ЭДС электромагнитной индукции в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром. Величина ЭДС поля зависит от скорости изменения магнитного потока.

ЗАКОНЫ ФАРАДЕЯ (по имени английского физика М.Фарадея (1791-1867)) – основные законы электролиза.

Устанавливают взаимосвязь между количеством электричества, проходящего через электропроводящий раствор (электролит), и количеством вещества, выделяющегося на электродах.

При пропускании через электролит постоянного тока I в течение секунды q = It, m = kIt.

Второй закон ФАРАДЕЯ: электрохимические эквиваленты элементов прямо пропорциональны их химическим эквивалентам.

ПРАВИЛО БУРАВЧИКА — правило, позволяющее определить направление магнитного поля, зависящее от направления электрического тока. При совпадении поступательного движения буравчика с протекающим током направление вращения его рукоятки указывает направление магнитных линий. Или при совпадении направления вращения рукоятки буравчика с направлением тока в контуре поступательное движение буравчика указывает направление магнитных линий, пронизывающих поверхность, ограниченную контуром.

ПРАВИЛО ЛЕВОЙ РУКИ — правило, позволяющее определить направление электромагнитной силы. Если ладонь левой руки расположена так, что вектор магнитной индукции входит в нее (вытянутые четыре пальца совпадают с направлением тока), то отогнутый под прямым углом большой палец левой руки показывает направление электромагнитной силы.

Правило левой руки

ПРАВИЛО ПРАВОЙ РУКИ — правило, позволяющее определить направление наведенной эдс электромагнитной индукции. Ладонь правой руки располагают так, чтобы магнитные линии входили в нее. Отогнутый под прямым углом большой палец совмещают с направлением движения проводника. Вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной эдс.

electricalschool.info

Это интересно:

  • Возвращается налог при покупке автомобиля Возврат налога при покупке автомобиля, как его осуществить После того, как люди узнают от нас о том, что можно вернуть часть денег за обучение, лечение, с покупки квартиры, они задаются вопросом, а возможно ли осуществить возврат налога при покупке автомобиля? Посмотрев […]
  • Правило употребление ъ и ь знака § 27. Разделительный ъ пишется после согласных перед буквами я, ю, ё, е, передающими сочетания [ j ] с гласными, в следующих случаях. 1. После приставок, оканчивающихся на согласный. Примеры: а) в словах с русскими приставками: безъядерный, въявь, взъяриться, взъесться, […]
  • Документы для возврата подоходного налога с покупки квартиры Документы для возврата налога по ипотеке По закону за покупку недвижимости с привлечением кредитных средств полагается денежная компенсация в виде налогового вычета. Рассмотрим, какие документы на возврат налога за квартиру по ипотеке понадобятся, чтобы воспользоваться […]
  • Основания для назначения экспертизы обязательное назначение экспертизы Основания для назначения экспертизы обязательное назначение экспертизы Судебная экспертиза назначается, когда для установления каких-либо обстоятельств, имеющих значение для дела, требуются специальные знания. По общему правилу вопрос о назначении экспертизы решается по […]
  • 8-26 статьи 95 закона о контрактной системе Подпункт "б" п. 1 ч. 1 ст. 95 Федерального закона от 05.04.2013 N 44-ФЗ "О контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд" содержит описание возможности увеличения предусмотренного контрактом объема товаров, […]
  • Вернуть подоходный налог за обучение Возврат налога за обучение в автошколе Вы проходили обучение в автошколе? Отлично. Помимо того, что вы получили права и стали полноправным участником дорожного движения, вы можете получить еще и приятное дополнение в виде налогового вычета. Для возврата подоходного налога […]
  • Приказ минэкономразвития no 75 Приказ Минэкономразвития РФ от 8 декабря 2015 г. № 921 “Об утверждении формы и состава сведений межевого плана, требований к его подготовке” В соответствии с частью 13 статьи 22 Федерального закона от 13 июля 2015 г. № 218-ФЗ «О государственной регистрации недвижимости» […]
  • Последние новости о транспортном налоге В Госдуму внесен законопроект об отмене транспортного налога Документ подготовлен группой депутатов нижней палаты парламента во главе с Сергеем Мироновым. Законопроектом 1 предлагается признать утратившей силу главу 28 "Транспортный налог" и отдельные нормы Налогового […]