R – внешнее сопротивление цепи r- внутреннее сопротивление цепи (сопротивление источника тока)
Rоб = R + r ; ?=[pic] => Aст = ?(q
[pic] => [pic]; Aст = ?I(t
[pic]; A = Q
?I(t = I2R(t + I2r(t; [pic]? = [pic];
? = [pic]; I =?/R+r
Если при обходе цепи переходят от отрицательного полюса источника к положительному, то ЭДС ? > 0. Сторонние силы внутри источника совершают при этом положительную работу.
? = ?1 + ?2 + ?3 = |?1|-|?2| + |?3|
Если ? > 0, то I > 0, т.е. направление тока совпадает с направлением обхода
контура. При ? < 0, направление тока противоположно направлению обхода
контура. Полное сопротивление цепи Rп равно сумме всех сопротивлений:
Rп = R + r1 + r2 + r3
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОВ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
1. Взаимодействие между проводниками с током, т.е. взаимодействие между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными.
2. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.
3. В пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным.
4. Магнитное поле представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.
5. Основные свойства: а) магнитное поле порождается электрическим током (движущимися зарядами) б) магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток
(движущиеся заряды)
Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально, независимо от нас, от наших знаний о нем.
Результирующая сила, действующая со стороны магнитного поля на эти проводники, будет равна 0.
Магнитное поле создается не только электрическим током, но и постоянными магнитами.
ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
Силовой характеристикой магнитного поля явл-ся вектор магнитной индукции.
[pic]- вектор магнитной индукции
За направление вектора магнитной индукции принимается направление от южного полюса S к северному N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру с током.
[pic]- положительная нормаль.
Правила буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
Линиями магнитной индукции называют линии, касательные к которым направлены также, как и вектор [pic] в данной точке поля.
Важная особенность линий магнитной индукции состоит в том, что они не имеют ни начала, ни конца. Они всегда замкнуты.
СИЛА АМПЕРА.
Сила ампера – это магнитная сила, действующая со стороны магнитного поля на проводник с током.
Сила достигает максимального значения, когда магнитная индукция перпендикулярна проводнику.
[pic], если [pic](I.
[pic]; Fm = I(lB - максимальная сила
Ампера
F = B|I|(lsin( - закон Ампера
Если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 900 большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника.
За единицу магнитной индукции можно принять магнитную индукцию однородного поля, в котором на участок проводника длиной 1 м при силе тока в 1 А действует со стороны поля максимальная сила, равная 1 Н. Одна единица магнитной индукции = 1 Н/А . м.
СИЛА ЛОРЕНЦА
Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца.
[pic], где
F – модуль силы,
N – число заряженных частиц
[pic], где
[pic] - скорость их упорядоченного движения q – заряд
S – площадь n – концентрация
[pic]
[pic] - число заряженных частиц в рассматриваемом объеме
[pic]
[pic]; [pic]; [pic]; [pic], поэтому Fлmax, т.к. sin( = 1; Fл = |q|[pic]
Если левую руку расположить так. Чтобы составляющая магнитной индукции,
перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре пальца были
направлены по движению положительного заряда (против движения
отрицательного), то отогнутый на 90о большой палец покажет направление силы
Лоренца.
Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работу. Сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости частицы.
[pic]; [pic]; [pic]
[pic]- удельный заряд частицы
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
Отношение[pic], характеризующее магнитные свойства среда, получило название магнитной проницаемости среды.
[pic]
( - магнитная проницаемость данной среды.
Магнитные свойства тела можно объяснить циркулирующими внутри него токами.
Магнитные св-ва любого тела опр-ся замкнутыми электрическими токами внутри него.
Магнитные взаимодействия – это взаимодействия токов.
Ферромагнетики (железо, кобальт, никель. Редкоземельные элементы и многие сплавы) – тела с большой магнитной проницаемостью.
Температура Кюри – это температура, больше некоторой определенной для данного ферромагнетика, ферромагнитные свойства его исчезают.
ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПРОВОДНИКА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
[pic]R~t, где
Ro – сопротивление проводника
R – сопротивление проводника после нагревания
[pic]- относительное изменение сопротивления проводника
[pic][pic]= (t, где
( - коэф. пропорциональности, называемый температурным коэф. сопротивления.
Для металлов ( =[pic]
[pic]; R( [pic]
[pic]; ( > 0; [pic]
Очень сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ПОЛУПРОВОДН.
Электрическая проводимость при наличии Примесей
Удельное сопротивление с увеличением температуры не растет, а наоборот, чрезвычайно резко уменьшается. Такие в-ва и называются полупроводниками.
При температурах, близких к абсолютному нулю, удельное сопротивление полупроводников очень велико. При низких температурах полупроводник ведет себя как диэлектрик.
Ковалентная связь – это когда взаимодействие пары соседних атомов осуществляется с помощью парноэлектронной связи.
Полупроводники при низкой температуре не проводят электроток.
Удельное сопротивление с увеличением температуры у металлов увеличивается.
Проводимость полупроводников, обусловленную наличием у них свободных электронов, называют электронной проводимостью.
При разрыве связи образуется вакантное место с недостающим электроном.
Его называют дыркой. В дырке имеется избыточный положительный заряд по
сравнению с остальными, нормальными связями.
П/проводники обладают не только электронной, ро и дырочной проводимостью. Проводимость при этих условиях называют собственной проводимостью полупроводников.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПРИ НАЛИЧИИ ПРИМЕСЕЙ.
В полупроводниках при наличии примесей наряду с собственной проводимостью возникает дополнительная – примесная проводимость.
Примеси, легко отдающие электроны и. следовательно, увеличивающие число свободных электронов, называют донорными (отдающими) примесями. Их называют полупроводниками n- типа (от слова negativ – отрицательный). В полупроводнике n-типа электроны являются основными носителями заряда, а дырки – неосновными.
Число дырок в кристалле равно числу атомов примеси. Такого рода примеси называют акцепторными (принимающими). При наличии электрического поля дырки перемещаются по полю, и возникает дырочная проводимость. Эти проводники называют проводниками p-типа (от слова positiv – положительный). Основными носителями заряда в полупроводнике p-типа явл-ся дырки, а неосновными – электроны.
ЭЛЕКТРОТОК ЧЕРЕЗ КОНТАКТ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ p- И n- ТИПОВ.
Контакт двух полупроводников называют p-n- переходом.
При образовании контактов электроны частично переходят из полупроводника n-типа в полупроводник p-типа, а дырки – в обратном направлении. В результате полупроводник n-типа заряжается положительно, а p-типа – отрицательно.
Свойства p-n- перехода используют для выпрямления переменного тока.
Электрический ток в вакууме. Диод.
Процесс, основанный на свойстве тел, нагретых до высокой температуры, испускать электроны, называется термоэлектронной эмиссией.
Анод – положительно заряженный, холодный электрод.
Катод – отрицательно заряженный, нагретый электрод.
ЭЛЕКТРОННЫЕ ПУЧКИ.
ЭЛЕКТРОНН-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА.
Электронный пучок:
1. попадая на тела, вызывает их нагревание;
2. при торможении быстрых электронов, попадающих на вещество, возникает рентгеновское излучение.
3. некоторые в-ва, бомбардируемые электронами, светятся.
4. отклоняются электрическим полем
5. отклоняются в магнитном поле
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ
При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс наз-ся электролитической диссоциацией.
Степень диссоциации зависит от температуры, концентрации раствора и диэлектрической проницаемости растворителя.
Ионы разных знаков при встрече могут снова объединиться в нейтральные молекулы - рекомбинировать.
Перенос заряда в водных растворах или расплавах электролитов осуществляется ионами, такую проводимость называют ионной.
На аноде отрицательно заряженные ионы отдают свои лишние электроны, а
на катоде положительные ионы получают недостающие электроны
(восстановительная реакция). Процесс выделения на электроде вещества,
связанный с окислительно-восстановитель-ными реакциями, называют
электролизом.
При помощи электролиза осуществляют очистку металлов от примесей.
ЗАКОН ЭЛЕКТРОЛИЗА m = moi . Ni ; [pic] ;
[pic], где n – валентность.
[pic]; [pic], где
I – сила тока
(t – время
[pic]
[pic] - закон Фарадея, где k – коэф. пропорциональности
[pic]; [pic]
Величину k называют электрохимическим эквивалентом данного вещества и
выражают в кг/Кл
[pic] - число Фарадея
Чем больше разность потенциалов между электродами, тем больше напряженность электрического поля.
Плазма – это частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически совпадают.
Как изменится внутренняя энергия идеального газа при адиобатном расширении
? (уменьшится)
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ
Вследствие нагревания или воздействия излучением часть атомов ионизируется – распадается на положительно заряженные ионы и электроны. В газе могут образовываться и отрицательные ионы, которые появляются благодаря присоединению электронов к нейтральным атомам.
По мере нагревания молекулы движутся быстрее. При этом некоторые молекулы начинают двигаться так быстро, что часть их них при столкновениях распадается, превращаясь в ионы.
После прекращения действия ионизатора газ перестает быть проводником.
Ток прекращается после того, как все ионы и электроны достигнут электродов.
Кроме того, при сближении электрона и положительно заряженного иона они
могут вновь образовать нейтральный атом. Такой процесс называют
рекомбинацией заряженных частиц.
НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ И
САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РАЗРЯДЫ.
Если действие ионизатора прекратить, то прекратится и разряд, так как других источников ионов нет. По этой причине разряд называют несамостоятельным разрядом.
Если убрать внешний ионизатор, то разряд не прекратится. Так как разряд не нуждается для своего поддержания во внешнем ионизаторе, его называют самостоятельным ионизатором.
Чем больше разность потенциалов между электродами, тем больше напряженность электрического поля.
При столкновении электрона с атомом происходит ионизация.
РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО
РАЗРЯДА:
1. Тлеющий разряд
2. Электрическая дуга
3. Коронный разряд
4. Искровой разряд
Плазма может быть высокотемпературной и низкотемпературной
[pic]
[pic] [pic]
A
q1 > 0 q2 > 0
q1 = q2
q1 > 0 C [pic]
[pic] E
[pic]
q2 < 0
-----------------------
[pic]
[pic]
