Roz09 prąd elektr - Ćwiczenia 9 PDF

Preview

Summary

Ćwiczenia 9...

Description

Prąd elektryczny

Zjawisko przepływu prądu elektrycznego polega na uporządkowanym ruchu nośników ładunku elektrycznego. W metalach polega on na uporządkowanym ruchu elektronów w sieci krystalicznej. W elektrolitach nośnikami ładunku są jony dodatnie i ujemne. W półprzewodnikach nośnikami prądu są ujemne elektrony i dodatnie dziury. Umownie za kierunek przepływu prądu elektrycznego przyjęto kierunek ruchu ładunków dodatnich. Tak więc, choć wiemy, że w metalach nośnikami są elektrony to kierunek przepływu prądu elektrycznego zaznaczamy w stronę przeciwną do kierunku ich ruchu. Intensywność tego zjawiska określa wartość natężenia prądu elektrycznego I, którą obliczamy według poniższego wzoru: I

q , t

gdzie q oznacza ładunek przeniesiony przez przekrój poprzeczny przewodnika w czasie t (rysunek 58).

Rys. 58 Prąd elektryczny w przewodniku

Wzór ten umożliwia obliczenie średniej wartości natężenia prądu elektrycznego w czasie t. Jeśli założymy, że t0 to wzór ten umożliwi obliczenie chwilowej wartości natężenia prądu.

I lim t  0

q dq  t dt

Jednostką natężenia prądu elektrycznego jest 1 amper (1A=1C/1s.)

9.1. Prawo Ohma, prawa Kirchoffa

Przyczyną powodującą ruch ładunku w ośrodku z oporami jest występowanie niezerowej siły pola elektrycznego działającego na ładunek. Aby powstał prąd elektryczny (uporządkowany ruch elektronów) niezbędne jest przyłożenie do końców przewodnika napięcia elektrycznego. Z doświadczalnych obserwacji wynika, że zwiększanie wartości napięcia powoduje wzrost wartości natężenia prądu elektrycznego. Prawo Ohma mówi, że wartość natężenia prądu elektrycznego I jest wprost proporcjonalna do wartości napięcia U przyłożonego do końców tego

przewodnika,

a

współczynnikiem

proporcjonalności

jest

odwrotność

oporu

elektrycznego R. I

U R

Jednostką oporu elektrycznego jest 1 om (symbol - 1). 1V 1  1A

Przewodnik ma opór 1 jeśli przyłożenie do jego końców napięcia równego 1V powoduje w nim przepływ prądu o natężeniu 1A. Opór elektryczny przewodnika zależy od: - długości przewodnika l, - przekroju poprzecznego S, - oporu właściwego  zależącego od rodzaju substancji i temperatury. R 

l S

Odwrotność oporu elektrycznego nazywamy przewodnością elektryczną.

  0 (1  t ) 0 oznacza tu opór właściwy w temperaturze 00C, a współczynnik  jest ma wartość równą 1 deg-1. Jednostką oporu właściwego jest: 273

[] = 1  1m

.

Odwrotność właściwego oporu elektrycznego nazywamy przewodnictwem właściwym i oznaczamy symbolem . 

1 

Jednostką przewodnictwa właściwego jest: [] = 1-1  1m-1 .

Budując układy (sieci) elektryczne wykorzystujemy różne elementy, które łączymy z innymi za pomocą przewodów. Punkty sieci, w których łączą się ze sobą więcej niż 2 przewody

nazywamy węzłami sieci. Obwód zamknięty zawierający różne elementy nazywać będziemy oczkiem tej sieci. Do węzłów i oczek sieci stosujemy Prawa Kirchoffa. Pierwsze prawo Kirchoffa (wynikające z zasady zachowania ładunku elektrycznego) mówi, że suma wartości natężeń prądów wpływających do węzła sieci jest równa sumie wartości natężeń prądów wypływających z tego węzła. Inaczej mówiąc suma prądów skierowanych – tzn. z odpowiednimi znakami (np. >0 dla wpływających i...