Электрический ток, ЭДС, напряжение, сопротивление. Закон Ома.
Простейшая электрическая цепь (см. рис.1 Приложения) состоит из источника тока, соединительных проводов, приемника электрической энергии. При разомкнутой цепи электроны в проводнике находятся в хаотическом движении, тока в цепи нет (см.рис.2). При замыкании цепи, благодаря наличию источника тока (электродвижущей силы Е) свободные электроны (около 1023 в одном кубическом сантиметре) занимают определенное направление, и по контуру потечет электрический ток, направление движения электронов и полярность источника указаны на рис.1. Движение свободных (не связанных с атомом) электронов в замкнутой цепи называется электрическим током. Наличие тока можно обнаружить по тем эффектам, которые он вызывает. Три эффекта сопровождают электрический ток:
в среде, окружающей провода с током, наблюдается магнитное поле;
проводник, по которому течет ток, нагревается;
в проводниках с ионной проводимостью при электрическом токе наблюдается перенос вещества.
Для прохождения по цепи электрического тока продолжительное время, нужно непрерывно поддерживать на полюсах источника напряжения, разность потенциалов. Внутри источника напряжения действует сила, которая должна непрерывно поддерживать ток в цепи, т.е. иначе говоря, должна обеспечить работу этого источника. Сила, которая устанавливает и поддерживает разность потенциалов, вызывает ток в цепи, продлевая ее внешнее и внутреннее сопротивление, называется электродвижущей силой (ЭДС). Природа возникновения ЭДС для разных источников своя (химические источники, электрические машины и т.д.), разность потенциалов, затрачиваемая на проведение тока через сопротивление участка цепи, называется напряжением между концами этого участка.
При своем движении по проводнику электроны сталкиваются с атомами и при этом теряют часть своей энергии, что приводит к нагреву проводника. Таким образом, наблюдается сопротивление движению электронов. Опыты показывают, что ток в участке электрической цепи тем больше, чем больше напряжение (падение напряжения) на этом участке. Между электрическим током и напряжением существует линейная зависимость
|
|
|
величина G в данном уравнении обозначает электрическую проводимость участка цепи. Величина, обратная проводимости, называется электрическим сопротивлением:
|
|
|
Преобразуя отношение (1.1) и (1.2) получим
|
|
|
Единицы измерения:
U – Вольт;
I - Ампер (Андре Мари Ампер 1775-1836г.г. французский физик).
Последнее равенство известно под названием закона Ома. (Георг Симон ОМ 1789-1854 г.г.)