Физика. Часть 2. Электричество и магнетизм. Ляхова Л.П - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ДВФУ | Владивосток

Составители: 

Рубрика: 

29
Приравняв уравнения (2.8) и (2.14), получим:
I
2
· R
12
· t = q (φ
1
– φ
2
) + q ·
ε
. (2.15)
Учитывая, что q=I · t, разделим левую и правую части уравнения на q,
получим закон Ома для неоднородного участка цепи:
I · R
12
= (φ
1
– φ
2
) +
ε
. (2.16)
В уравнение (2.16) ЭДС может входить с
разными знаками. Знаки всех алгебраических
величин в формуле (2.16) определяются по
отношению к направлению мысленного
обхода участка цепи от начальной точки к
конечной. Для случая, представленного на
рис. 2.3, в направлении обхода участка от начальной точки 1 к конечной
точке 2 ЭДС источника повышает потенциал с минуса на плюс, и такая ЭДС
входит в уравнение со знаком плюс. Если источник тока подключить
наоборот (рис. 2.4), то в направлении обхода участка от начальной точки 1 к
конечной точке 2 ЭДС понижает потенциал с плюса на минус. В этом случае
ЭДС входит в уравнение со знаком минус.
Если будем рассматривать замкнутую цепь ( соединим точки 1 и 2 на
рис.2.3), то потенциалы точек 1 и 2 станут равными φ
1
= φ
2
, и,
соответственно, разность потенциалов φ
1
– φ
2
будет равна нулю. В этом
случае сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС источника тока к
полному сопротивлению всей цепи:
r
R
I
+
=
ε
, (2.17)
где полное сопротивление (R
12
) складывается из R – сопротивления внешней
цепи и r – внутреннего сопротивления источника тока.
Выражение (2.17) называется законом Ома для замкнутой цепи.
Электрические цепи. Параллельное и последовательное соединение
проводников. Сопротивление внешней цепи зависит от того, каким образом
соединены ее элементы.
При последовательном соединении сила тока во
всех проводниках одинакова, иначе заряд
накапливался бы в каких-либо точках цепи (рис.2.5):
I
1
= I
2
= I = const (для двух проводников).
Напряжение U на всей внешней цепи равно
сумме напряжений на ее отдельных участках:
U= U
1
+ U
2
.
Тогда из закона Ома для однородного участка цепи:
U = I · R, U
1
= I · R
1
, U
2
= I · R
2
и, следовательно, R = R
1
+ R
2
.
Это равенство справедливо для любого числа последовательно
соединенных проводников.
R = R
1
+ R
2
+ … + R
n
. (2.18)
При последовательном соединении полное сопротивление равно сумме
сопротивлений отдельных проводников.
ε
, r
+
–
R
I
φ
2
φ
1
Рис
2
4
I
2
I
Рис
2
5
I
1
R
1
R
2
     Приравняв уравнения (2.8) и (2.14), получим:
                      I 2 · R12 · t = q (φ1 – φ2) + q · ε .                 (2.15)
     Учитывая, что q=I · t, разделим левую и правую части уравнения на q,
получим закон Ома для неоднородного участка цепи:
                             I · R12 = (φ1 – φ2) + ε .                      (2.16)
                                          В уравнение (2.16) ЭДС может входить с
        ε, r                          разными знаками. Знаки всех алгебраических
  φ1 + –          R        I φ2 величин в формуле (2.16) определяются по
                                      отношению к направлению мысленного
                                      обхода участка цепи от начальной точки к
             Рис. 2.4                 конечной. Для случая, представленного на
рис. 2.3, в направлении обхода участка от начальной точки 1 к конечной
точке 2 ЭДС источника повышает потенциал с минуса на плюс, и такая ЭДС
входит в уравнение со знаком плюс. Если источник тока подключить
наоборот (рис. 2.4), то в направлении обхода участка от начальной точки 1 к
конечной точке 2 ЭДС понижает потенциал с плюса на минус. В этом случае
ЭДС входит в уравнение со знаком минус.
    Если будем рассматривать замкнутую цепь ( соединим точки 1 и 2 на
рис.2.3), то потенциалы точек 1                 и2     станут равными φ1 = φ2, и,
соответственно, разность потенциалов φ1 – φ2 будет равна нулю. В этом
случае сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС источника тока к
полному сопротивлению всей цепи:
                               I=
                                     ε
                                     ,                               (2.17)
                                 R+r
где полное сопротивление (R12) складывается из R – сопротивления внешней
цепи и r – внутреннего сопротивления источника тока.
     Выражение (2.17) называется законом Ома для замкнутой цепи.

    Электрические цепи. Параллельное и последовательное соединение
проводников. Сопротивление внешней цепи зависит от того, каким образом
соединены ее элементы.
        I1       I2              При последовательном соединении сила тока во
  I
                            всех проводниках          одинакова,    иначе заряд
                            накапливался бы в каких-либо точках цепи (рис.2.5):
         R1       R2        I1 = I2 = I = const (для двух проводников).
         Рис. 2.5                Напряжение U на всей внешней цепи равно
                            сумме напряжений на ее отдельных участках:
    U= U1 + U2.
    Тогда из закона Ома для однородного участка цепи:
    U = I · R, U1 = I · R1, U2 = I · R2 и, следовательно, R = R1 + R2.
    Это равенство справедливо для любого числа последовательно
соединенных проводников.
                           R = R1 + R2 + … + Rn.                          (2.18)
    При последовательном соединении полное сопротивление равно сумме
сопротивлений отдельных проводников.
                                         29

Страницы