Тема 26. Электрический ток. Сила тока. Электродвижущая сила и напряжение. Закон Ома.
Постоянный электрический ток.
Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. За направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов.
Достаточным условием для существования электрического тока является наличие электрического поля и свободных носителей электрического заряда.
Отношение заряда ∆q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени ∆t, к этому интервалу времени называется силой тока I:
I = 
Другими словами, сила тока – это скорость изменения заряда.
В СИ единицей силы тока является ампер (А).
Если сила тока со временем не изменяется, электрический ток называют постоянным.
Силу тока измеряют амперметром. Амперметр включают в цепь последовательно, соблюдая полярность. Он обладает небольшим, по сравнению с остальными элементами цепи, сопротивлением.
Вольт – амперная характеристика.
В 1826 г. немецкий физик Георг Ом обнаружил, что отношение напряжения U между концами проводника к силе тока I в нем есть величина постоянная: R = 
Эту величину R называют электрическим сопротивлением проводника.
В СИ единицей сопротивления является Ом (ом).
Графически эта зависимость выглядит так:
 |
I Угол наклона графика зависит от сопротивления
проводника.
α ctg α = R
U
Закон Ома для участка цепи.
Сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R участка цепи:
I = 
Источники постоянного тока.
Поддерживать постоянно в проводниках электрический ток можно лишь в том случае, если создана замкнутая цепь из проводников и в этой цепи есть источник тока, называемый иначе генератором. Внутри генератора происходит перераспределение электрических зарядов. Причем заряды должны двигаться против направления действия сил электростатического поля. Силы, вызывающие такое движение, называют сторонними.
В современных источниках постоянного тока используют сторонние силы различной природы. В гальванических элементах и аккумуляторах заряды образуются в результате химических реакций. При этом в гальваническом элементе реагенты расходуются необратимо, а в аккумуляторе они могут восстанавливаться путем пропускания через него электрического тока противоположного направления от других источников. В фотоэлементах и термоэлементах используется свойство полупроводников изменять свою проводимость при освещении или нагревании. Однако наиболее популярны в технике индукционные генераторы.
Электродвижущая сила и напряжение.
Электродвижущей силой (э.д.с.) называют величину, равную отношению работы сторонних сил Астор при перемещении заряда q, к этому заряду:
ℰ = 
В СИ единицей э.д.с. является вольт (В).
Участок цепи, на котором действуют только кулоновские силы, называют однородным. Если кроме кулоновских сил на заряды действуют сторонние силу, участок называют неоднородным. На неоднородном участке цепи полная работа по переносу заряда складывается из работы кулоновских сил и сторонних: А = Астор + Акул.
Величину, равную отношению полной работы, совершаемой при перемещении заряда на неоднородном участке цепи, к заряду, называют напряжением на данном участке:
В СИ единицей напряжения является вольт (В).
Э.д.с. и напряжение измеряют вольтметром. Вольтметр включают параллельно участку, на котором нужно измерить напряжение, соблюдая полярность. Вольтметр обладает большим сопротивлением, чтобы не создавать ответвления в цепи.