Електрическият ток е подреденото движение на некомпенсиран електрически заряд. Ако това движение се случи в проводник, тогава електрическият ток се нарича ток на проводимост. Електрическият ток може да предизвика кулонови сили. Полето на тези сили се нарича кулоново поле и се характеризира с интензитет E kul.
Движението на зарядите може да възникне и под въздействието на неелектрически сили, наречени външни сили (магнитни, химически). E Art - силата на полето на тези сили.
Подреденото движение на електрическите заряди може да се случи без действието на външни сили (дифузия, химични реакции в източника на ток). За обобщение на разсъжденията, в този случай ще въведем и ефективно външно поле E st.
Пълна работа по преместването на заряда по участъка на веригата:
Нека разделим двете страни на последното уравнение на стойността на заряда, преместен по този участък.
.
Потенциална разлика в участъка на веригата.
Напрежението на участък от веригата е стойност, равна на съотношението на общата извършена работа, когато зарядът се движи в тази секция към стойността на заряда. Тези. НАПРЕЖЕНИЕТО В УЧАСТКА НА ВЕРИГАТА Е ОБЩАТА РАБОТА ОТ ПРЕМЕСТВАНЕ НА ЕДИН ПОЛОЖИТЕЛЕН ЗАРЯД В СЕКЦИЯТА.
ЕМП в дадена област се нарича стойност, равна на съотношението на работата, извършена от неелектрически източници на енергия при преместване на заряд към стойността на този заряд. ЕМП - ТОВА Е РАБОТА НА ДРУГИ СИЛИ ЗА ПРЕМЕСТВАНЕ НА ЕДИН ПОЛОЖИТЕЛЕН ЗАРЯД В ЧАСТТА НА ВЕРИГАТА.
Външните сили в електрическата верига работят, като правило, в източници на ток. Ако в участък от веригата има източник на ток, тогава такъв участък се нарича нехомогенен.
Напрежението в нехомогенния участък на веригата е равно на сумата от потенциалната разлика в краищата на тази секция и ЕМП на източниците в нея. В този случай ЕМП се счита за положително, ако посоката на тока съвпада с посоката на действие на външни сили, т.е. от минус източник към плюс.
Ако в областта, която ни интересува, няма източници на ток, тогава в този и само в този случай напрежението е равно на потенциалната разлика.
В затворена верига за всяка от секциите, които образуват затворен цикъл, можете да напишете:
Защото тогава потенциалите на началната и крайната точки са равни.
Следователно, (2),
тези. сумата от спада на напрежението в затворен контур на всяка електрическа верига е равна на сумата от ЕМП.
Нека разделим двете страни на уравнение (1) на дължината на отсечката.
Където е интензитетът на общото поле, е интензитетът на външното поле, е интензитетът на кулоновото поле.
За равномерен участък от веригата.
Плътността на тока означава закона на Ом в диференциална форма. ПЛЪТНОСТТА НА ТОКА В ХОМОГЕННА СРЕЩА НА ВЕРИГАТА Е ПРЯКО ПРОПОРЦИОНАЛНА НА НАПРЕЖЕНИЕТО НА ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОТО ПОЛЕ В ПРОВОДНИКА.
Ако кулоновско и външно поле действат върху даден участък от веригата (нехомогенен участък от веригата), тогава плътността на тока ще бъде пропорционална на общата сила на полето:
... Означава,.
Законът на Ом за неравномерен участък от верига: СИЛАТА НА ТОКА В НЕХОМОГЕННА СЕКЦИЯ НА ВЕРИГАТА Е ПРЯКО ПРОПОРЦИОНАЛНА НА НАПРЕЖЕНИЕТО В ТОЗИ СЕЧЕНИЕ И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛНА НА НЕГОВОТО СЪПРОТИВЛЕНИЕ.
Ако посоката E c t и E cool съвпадат, тогава EMF и потенциалната разлика имат същия знак.
В затворена верига V = O, т.к кулоновото поле е консервативно.
Следователно:,
където R е съпротивлението на външната част на веригата, r е съпротивлението на вътрешната част на веригата (т.е. източници на ток).
Законът на Ом за затворена верига: ТОКЪТ В ЗАКЛЮЧЕНА ВЕРИГА Е ПРЯКО ПРОПОРЦИОНАЛЕН НА ЕМП НА ИЗТОЧНИЦИТЕ И В ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЕН НА ПЪЛНОТО СЪпротивление на веригата.
КИРХХОФ ПРАВИЛА.
За изчисляване на разклонени електрически вериги се прилагат правилата на Кирхоф.
Точката в мрежата, където се пресичат три или повече проводника, се нарича възел. Според закона за запазване на заряда сумата от токовете, влизащи и напускащи възела, е равна на нула. ... (Първото правило на Кирхоф). АЛГЕБРИЧНАТА СУМА ОТ ТОКОВЕТЕ ПРЕЗ ВЪЗЛА Е НУЛА.
Токът, влизащ във възела, се счита за положителен, а токът, напускащ възела, е отрицателен. Посоките на токовете в участъците на веригата могат да се избират произволно.
Уравнение (2) предполага, че ПРИ ЗАХОДЯНЕ НА КОЯТО И ДА ЗАТВОРЕНА ВЕРИГА АЛГЕБРИЧНАТА СУМА ОТ СПАДА НА НАПРЯЖЕНИЕТО Е РАВНА НА АЛГЕБРИЧНАТА СУМА ОТ ЕДС В ТАЗИ ВЕРИГА , - (Второ правило на Кирхоф).
Посоката на преминаване по контура е свободна за избор. Напрежението в секцията на веригата се счита за положително, ако посоката на тока в тази секция съвпада с посоката на байпаса на контура. ЕМП се счита за положително, ако при ходене по контура източникът преминава от отрицателния полюс към положителния.
Ако веригата съдържа m възли, тогава можете да направите m-1 уравнения според първото правило. Всяко ново уравнение трябва да включва поне един нов елемент. Общият брой на уравненията, съставени според правилата на Кирхоф, трябва да съвпада с броя на секциите между възлите, т.е. с броя на токове.
8.3. Законът на Ом
8.3.2. Законът на Ом за нееднородна секция и за цялостна верига
Електродвижещата сила (EMF) на източника е числено равна на работата, извършена от външни сили за преместване на единичен положителен заряд и се определя от съотношението:
ℰ = A st q,
където A st е работата на външни сили (сили с некулонов произход) за преместване на заряда q.
В Международната система от единици електродвижещата сила (EMF) се измерва във волтове (1 V).
Секция от веригата се нарича нехомогенна (фиг. 8.8), ако включва ЕМП на източника, т.е. външни сили действат върху него.
Ориз. 8.8
Законът на Ом за неравномерен участък от веригаизглежда така:
I = φ 2 - φ 1 + ℰ R + r,
където I е силата на тока; ϕ 1 - потенциал на точка А; ϕ 2 - потенциал на точка B; ℰ - ЕМП на източника на ток; R е съпротивлението на секцията; r е вътрешното съпротивление на източника на ток.
Пълната (затворена) верига е показана на фиг. 8.9.
Ориз. 8.9
Точки А и В показват изводите на източника на ЕМП. Затворената верига може да бъде разделена на две секции:
- вътрешен - секция, съдържаща източник на ЕМП;
- външен - секция, която не съдържа източник на ЕМП.
Посока на електрическия ток:
- във вътрешната верига - от "минус" до "плюс";
- във външната верига - от "плюс" до "минус".
Токът в пълна (затворена) верига (виж фиг. 8.9) се определя от закона на Ом (токът в затворена верига, съдържаща източник на ток, е право пропорционален на електродвижещата сила на този източник и е обратно пропорционален на сумата от външни и вътрешни съпротивления):
I = ℰ R + r,
където I е силата на тока; ℰ - електродвижеща сила (EMF) на източника, ℰ = A st / q; A st - работата на външни сили (сили с некулонов произход) за преместване на положителния заряд q; R - външно съпротивление на веригата (товар); r е вътрешното съпротивление на източника на ток.
Ориз. 8.9
Електродвижещата сила (EMF) на източника на ток в затворена верига е сумата
ℰ = IR + Ir,
където IR е спадът на напрежението (потенциалната разлика) във външната секция на веригата; Ir - спад на напрежението в източника; I е силата на тока; R - външно съпротивление на веригата (товар); r е вътрешното съпротивление на източника на ток.
Редуцираното уравнение, записано във формата
ℰ - Ir = IR,
свидетелства за равенство потенциална разлика в клемите на източника на ток U r = ℰ - Ir и потенциална разлика във външната част на веригата U R = IR, т.е.
U r = U R.
Късо съединениев пълна верига възниква, ако няма товар във външната верига, т.е. външното съпротивление е нула: R = 0.
Ток на късо съединение i се дефинира от формулата
Пример 8. ЕМП на източника на ток е 18 V. Към източника е свързан резистор, чието съпротивление е 2 пъти по-голямо от вътрешното съпротивление на източника. Определете потенциалната разлика между клемите на източника на ток.
Решение . Потенциалната разлика между изходните изводи се определя по формулата
U = ℰ - Ir,
където ℰ е ЕМП на източника на ток; I е токът във веригата; r е вътрешното съпротивление на източника на ток.
Токът се определя от закона на Ом за пълна верига:
I = ℰ R + r,
Заменете този израз във формулата за изчисляване на потенциалната разлика на изходните терминали:
U = ℰ - ℰ r R + r = ℰ (1 - r R + r) = ℰ R R + r.
Като се вземе предвид съотношението между съпротивленията на резистора и източника (R = 2r), получаваме
U = 2 ℰ 3.
Изчислението дава стойността:
U = 2 ⋅ 18 3 = 12V.
Потенциалната разлика между клемите на източника е 12 V.
Пример 9. Вътрешното съпротивление на батерията е 1,5 ома. Когато се затвори към резистор 6,0 ома, батерията на клетките дава ток от 1,0 A. Намерете тока на късо съединение.
Решение . Токът на късо съединение се определя по формулата
където ℰ е ЕМП на източника на ток; r е вътрешното съпротивление на източника на ток.
Законът на Ом за пълна верига,
I = ℰ R + r,
където R е съпротивлението на резистора.
Нека изразим ЕДС на източника от написаната формула и го заместим в израза за тока на късо съединение:
i = I (R + r) r.
Нека направим изчислението:
i = 1,0 ⋅ (6,0 + 1,5) 1,5 = 5,0 A.
Токът на късо съединение за източник с посочените стойности на EMF и вътрешно съпротивление е 5,0 A.
Пример 10. Шест еднакви 20 ома резистора са свързани във верига, както е показано на фигурата. Към краищата на секцията е свързан източник с EMF, равен на 230 V и вътрешно съпротивление 2,5 ома. Намерете показанието на амперметъра A2.
Решение . На фиг. a показва електрическа схема, която показва токовете, протичащи в отделните му секции.
В участъка със съпротивление R 1 протича ток I 1. Освен това токът I 1 се разклонява на две части:
- в зоната с последователно свързани резистори със съпротивление R 2, R 3 и R 4 протича ток I 2;
- върху участъка със съпротивление R 5 тече ток I 3.
Поради това,
I 1 = I 2 + I 3.
Тези секции са свързани паралелно, така че спадовете на напрежението в тях са еднакви:
I 2 R общо2 = I 3 R 5,
където R total2 е съпротивлението на секцията с последователно свързани резистори R 2, R 3 и R 4, R общо 2 = R 2 + R 3 + R 4 = 3R, R 2 = R 3 = R 4 = R, R 5 = R.
Написаните уравнения образуват система:
I 1 = I 2 + I 3, I 2 R общо 2 = I 3 R 5. )
Като се вземат предвид изразите за R общо 2 и R 5, системата приема формата:
I 1 = I 2 + I 3, 3 I 2 = I 3. )
Решението на системата по отношение на силата на тока I 2 дава
I 2 = I 1 4 = 0,25 I 1.
Този израз определя желаната стойност - тока в амперметъра A2.
Токът I 1 се определя от закона на Ом за пълна верига:
I 1 = ℰ R общо + r,
където R общо е общото съпротивление на външната верига (резистори R 1, R 2, R 3, R 4, R 5 и R 6).
Нека изчислим общото съпротивление на външната верига.
За да направите това, трансформираме веригата, както е показано на фиг. б.
Секции R общо 2 и R 5 са свързани паралелно, тяхното общо съпротивление
R общо 1 = R общо 2 R 4 R общо 2 + R 4 = 3 R 4 = 0,75 R,
където R общо2 = 3R; R4 = R.
Нека отново трансформираме веригата, както е показано на фиг. v .
Парцелите с съпротивления R 1, R общо 1 и R 6 са свързани последователно, тяхното общо съпротивление
R общо = R 1 + R общо 1 + R 6 = R + 0,75 R + R = 2,75 R,
където R общо1 = 0,75R и R1 = R6 = R.
Търсената сила на тока се определя по формулата
I 2 = 0,25 I 1 = 0,25 ℰ 2,75 R + r.
Нека направим изчислението:
I 2 = 0,25 ⋅ 230 2,75 ⋅ 20 + 2,5 = 1,0 A.
Амперметър A2 ще покаже ток от 1,0 A.
Пример 11. Шест еднакви резистора по 20 Ohm всеки и два кондензатора с електрически капацитет 15 и 25 μF са свързани във верига, както е показано на фигурата. Към краищата на секцията е свързан източник с EMF, равна на 0,23 kV и вътрешно съпротивление 3,5 ома. Намерете потенциалната разлика между плочите на втория кондензатор.
Решение . Между точки A и B не протича ток, тъй като кондензатори са включени във веригата между тези точки. За да определим потенциалната разлика между посочените точки, ние опростяваме веригата, като изключваме секцията AB от разглеждане.
На фиг. a показва диаграма на опростена верига.
Токът протича през резистори R 1, R 2, R 3, R 4 и R 6, свързани последователно. Общото съпротивление на такава верига:
R общо = R 1 + R 2 + R 3 + R 4 + R 6 = 5R,
където R1 = R2 = R3 = R4 = R6 = R.
Токът I се определя от закона на Ом за цялата верига:
I = ℰ R общо + r = ℰ 5 R + r,
където ℰ е ЕМП на източника на ток, ℰ = 0,23 kV; r е вътрешното съпротивление на източника на ток, r = 3,5 Ohm; Rtot - общо съпротивление на веригата, Rtot = 5R.
Нека изчислим спада на напрежението между точки А и В.
Между точките A и B има резистори със съпротивление R 2, R 3 и R 4, свързани последователно, както е показано на фиг. б.
Пълната им съпротива
R общо 1 = R 2 + R 3 + R 4 = 3R.
Спадът на напрежението на посочените резистори се определя по формулата
U AB = IR общо1,
или изрично, -
U AB = 3 ℰ R 5 R + r.
Между точки A и B е свързана банка от кондензатори C 1 и C 2, свързани последователно, както е показано на фиг. v .
Общият им електрически капацитет
C общо = C 1 C 2 C 1 + C 2,
където C 1 е електрическият капацитет на първия кондензатор, C 1 = 15 μF; C 2 - електрически капацитет на втория кондензатор, C 2 = 25 μF.
Потенциална разлика между плочите на акумулатора:
U общо = q C общо,
където q е зарядът на плочите на всеки от кондензаторите (съвпада с заряда на батерията, когато кондензаторите са свързани последователно), q = = C 1 U 1 = C 2 U 2; U 1 е потенциалната разлика между плочите на първия кондензатор; U 2 е потенциалната разлика между плочите на втория кондензатор (необходимата стойност).
Изрично потенциалната разлика между плочите на кондензатора се определя от формулата
U общо = C 2 U 2 C общо = (C 1 + C 2) U 2 C 1.
Спадът на напрежението в резисторите между точки A и B съвпада с потенциалната разлика в кондензаторната банка, свързана към посочените точки:
U AB = U общо
Това равенство, написано изрично
3 ℰ R 5 R + r = (C 1 + C 2) U 2 C 1,
ви позволява да получите израз за необходимата стойност:
U 2 = 3 ℰ R C 1 (5 R + r) (C 1 + C 2).
Нека направим изчислението:
U 2 = 3 ⋅ 0,23 ⋅ 10 3 ⋅ 20 ⋅ 15 ⋅ 10 - 6 (5 ⋅ 20 + 3,5) (15 + 25) ⋅ 10 - 6 = 50 V.
Потенциалната разлика между плочите на втория кондензатор е 50 V.
.Законовите проводници на Ом се наричат линеен.
Графична зависимост на силата на тока от напрежението (такива графики се наричат волт-амперхарактеристики, съкратено VAC) се изобразява с права линия, минаваща през началото. Трябва да се отбележи, че има много материали и устройства, които не се подчиняват на закона на Ом, например полупроводников диод или газоразрядна лампа. Дори при метални проводници при достатъчно високи токове се наблюдава отклонение от линейния закон на Ом, тъй като електрическото съпротивление на металните проводници се увеличава с повишаване на температурата.
1.5. Серийно и паралелно свързване на проводници
Проводниците в DC електрически вериги могат да бъдат свързани последователно и паралелно.
Когато проводниците са свързани последователно, краят на първия проводник е свързан към началото на втория и т.н. В този случай силата на тока е еднаква във всички проводници , анапрежението в краищата на цялата верига е равно на сумата от напреженията на всички проводници, свързани последователно. Например за три последователно свързани проводника 1, 2, 3 (фиг. 4) с електрически съпротивления и получаваме:
 Ориз. 4. |
.
Законът на Ом за секция на веригата:
U 1 = IR 1, U 2 = IR 2, U 3 = IR 3и U = IR (1)
където е импедансът на участък от верига от последователно свързани проводници. От израз и (1) ще имаме 
... Поради това,
R = R 1 + R 2 + R 3 . (2)
Когато проводниците са свързани последователно, тяхното общо електрическо съпротивление е равно на сумата от електрическите съпротивления на всички проводници.
От съотношенията (1) следва, че напреженията на последователно свързаните проводници са право пропорционални на техните съпротивления:
 Ориз. 5. |
Когато проводници 1, 2, 3 са свързани паралелно (фиг. 5), техните начала и краища имат общи точки на свързване към източника на ток.
В този случай напрежението на всички проводници е еднакво, а токът в неразклонената верига е равен на сумата от токовете във всички паралелно свързани проводници 
.
За три паралелно свързани проводника със съпротивления и въз основа на закона на Ом за участък от веригата пишем
Означавайки общото съпротивление на участък от електрическа верига от три паралелно свързани проводника през, за силата на тока в неразклонена верига, получаваме
, (5)
тогава от изрази (3), (4) и (5) следва, че:
. (6)
Когато проводниците са свързани паралелно, стойността, обратна на общото съпротивление на веригата, е равна на сумата от стойностите, обратни на съпротивленията на всички паралелно свързани проводници.
Методът на паралелно превключване се използва широко за свързване на електрически лампи и домакински електрически уреди към електрическата мрежа.
1.6. Измерване на съпротивлението
Какви са характеристиките на измерване на съпротивления?
При измерване на ниски съпротивления резултатът от измерването се влияе от съпротивлението на свързващите проводници, контактите и контактната термо - емф. При измерване на високи съпротивления е необходимо да се вземат предвид обемните и повърхностни съпротивления и да се вземе предвид или елиминира влиянието на температурата, влажността и други причини. Измерването на съпротивленията на течни проводници или проводници с висока влажност (съпротивление на заземяване) се извършва на променлив ток, тъй като използването на постоянен ток е свързано с грешки, причинени от явлението електролиза.
Измерването на съпротивлението на твърди проводници се извършва с постоянен ток. Тъй като в този случай, от една страна, се елиминират грешките, свързани с влиянието на капацитета и индуктивността на измервателния обект и измервателната верига, от друга страна, става възможно да се използват устройства на магнитоелектрическата система с висока чувствителност и точност. Следователно мегаомните измервателни уреди се произвеждат с постоянен ток.
1.7. Правилата на Кирхоф
Правилата на Кирхоф– съотношенията, които се изпълняват между токове и напрежения в секции на всяка електрическа верига.
Правилата на Кирхоф не изразяват никакви нови свойства на стационарно електрическо поле в проводници с ток в сравнение със закона на Ом. Първият от тях е следствие от закона за запазване на електрическите заряди, вторият е следствие от закона на Ом за нехомогенен участък от веригата. Въпреки това, тяхното използване значително опростява изчисляването на токовете в разклонените вериги.
Първото правило на Кирхоф
В разклонените вериги можете да изберете точки за закрепване (възли ), в които се събират най-малко три проводника (фиг. 6). Токовете, вливащи се във възела, се считат за положителен; произтичащи от възела - отрицателен.
Не може да възникне натрупване на заряд във възлите на DC веригата. Оттук следва първото правило на Кирхоф:алгебричната сума на силите на токове, сближаващи се във възела, е равна на нула:
Или общо взето:
С други думи, колко ток тече в един възел, толкова много изтича от него. Това правило следва от основния закон за запазване на заряда.
Второто правило на Кирхоф
В разклонена верига винаги можете да различите редица затворени пътища, състоящи се от хомогенни и нехомогенни участъци. Такива затворени пътища се наричат контури. . В различни части на специалната верига могат да протичат различни токове. На фиг. 7 показва прост пример за разклонена верига. Веригата съдържа два възела a и d, в които се събират едни и същи токове; следователно само един от възлите е независим (a или d).
Веригата съдържа един независим възел (a или d) и два независими пътя (например abcd и adef)
Във веригата могат да се разграничат три контура: abcd, adef и abcdef. От тях само два са независими (например abcd и adef), тъй като третият не съдържа нови региони.
Второто правило на Кирхоф е следствие от обобщения закон на Ом.
Нека запишем обобщения закон на Ом за участъците, които съставляват един от контурите на веригата, показана на фиг. 8, например abcd. За да направите това, на всеки сайт трябва да зададете положителна посока на токаи положителна посока на преминаване на цикъла... При написването на обобщения закон на Ом за всеки от разделите е необходимо да се спазват определени „правила на знаците“, които са обяснени на фиг. осем.
За участъци от контура abcd обобщеният закон на Ом се записва във формата:
за парцел bc: 
за раздел da: 
Добавяне на лявата и дясната страна на тези равенства и отчитане на това 
, получаваме:
По същия начин за контура на adef можете да напишете:
Според второто правило на Кирхоф:
във всеки прост затворен контур, произволно избран в разклонена електрическа верига, алгебричната сума от произведенията на силите на тока и съпротивленията на съответните секции е равна на алгебричната сума на наличните ЕМП във веригата:
,
където е броят на източниците във веригата, е броят на съпротивленията в нея.
Когато съставяте уравнението на напрежението за контура, трябва да изберете положителната посока на обхода на контура.
Ако посоките на токовете съвпадат с избраната посока на байпаса на контура, тогава токовете се считат за положителни. ЕМП се считат за положителни, ако създават токове, съвместно насочени с посоката на преминаване на контура.
Специален случай на второто правило за верига, състояща се от една верига, е законът на Ом за тази верига.
Процедурата за изчисляване на разклонени DC вериги
Изчисляването на разклонена DC електрическа верига се извършва в следния ред:
· Избирайте произволно посоката на ток във всички участъци на веригата;
· Напишете независими уравнения, съгласно първото правило на Кирхоф, където е броят на възлите във веригата;
· Произволно затворените контури се избират така, че всеки нов контур да съдържа поне един участък от веригата, който не е включен в предварително избраните контури. Записват им второто правило на Кирхоф.
В разклонена верига, съдържаща възли и участъци от веригата между съседни възли, броят на независимите уравнения, съответстващи на правилото за контура е.
Въз основа на правилата на Кирхоф се съставя система от уравнения, чието решение дава възможност да се намери силата на токовете в клоните на веригата.
Пример 1:
Първото и второто правило на Кирхоф, написани за от всичкинезависими възли и вериги на разклонена верига, заедно дават необходимия и достатъчен брой алгебрични уравнения за изчисляване на стойностите на напреженията и токовете в електрическа верига. За веригата, показана на фиг. 7, системата от уравнения за определяне на три неизвестни тока има формата:
,
,
.
По този начин правилата на Кирхоф свеждат изчисляването на разклонена електрическа верига до решаване на система от линейни алгебрични уравнения. Това решение не създава фундаментални трудности, но може да бъде много тромаво дори в случай на сравнително прости схеми. Ако в резултат на решението токът в някаква секция се окаже отрицателен, това означава, че токът в тази секция върви в посока, противоположна на избраната положителна посока.
Условия за съществуване на постоянен електрически ток.
Условия за съществуване на постоянен ток. Електродвижеща сила. Законът на Ом за затворена верига и за активен участък от веригата.
Електричество- подреденото движение на заредени частици под въздействието на сили на електрическото поле или външни сили. Посоката на движение на положително заредените частици се избира като посока на тока.
Електрическият ток се нарича постоянен, ако силата на тока и неговата посока не се променят с течение на времето.
За съществуването на постоянен електрически ток е необходимо наличието на свободни заредени частици и наличието на източник на ток. при който се извършва преобразуването на всякакъв вид енергия в енергия на електрическо поле.
Електродвижещата сила на източника на ток е съотношението на работата на външните сили към количеството положителен заряд, прехвърлен от отрицателния полюс на източника на ток към положителния.
Силата на тока в хомогенна секция от веригата е право пропорционална на напрежението при постоянно съпротивление на секцията и обратно пропорционална на съпротивлението на секцията при постоянно напрежение.
Където U е напрежението в секцията, R е съпротивлението на секцията.
Законът на Ом за произволен участък от верига, съдържаща източник на постоянен ток.
където φ1 - φ2 + ε = U е напрежението в даден участък от веригата, R е електрическото съпротивление на даден участък от веригата.
Законът на Ом за пълна верига.
Токът в цялата верига е равен на съотношението на електродвижещата сила на източника към сумата от съпротивленията на външните и вътрешните секции на веригата.
където R е електрическото съпротивление на външната част на веригата, r е електрическото съпротивление на вътрешната част на веригата.
Закон за запазване на заряда и правилото на Кирхоф (заключение).
Закон за запазване на електрически зарядгласи, че алгебричната сума от зарядите на електрически затворена система се запазва.
Първият закон на Кирхофследва от закона за запазване на заряда. Състои се в това, че алгебричната сума от токове, сближаващи се във всеки възел, е равна на нула.
Второто правило на Кирхофсе получава от обобщения закон на Ом за разклонените вериги.
Във всеки затворен контур, произволно избран в разклонена електрическа верига, алгебричната сума от произведенията на токовете IIна съпротива Рисъответните участъци на този контур е равна на алгебричната сума на емф. Еквъзникващи в тази верига.
Всъщност използваме чиста математика. Вземете например контура, показан на фиг. 1. Контурът се състои от три секции. За всеки сайт можете да напишете своя собствена формула въз основа на закона на Ом, но трябва да се вземе предвид един важен момент.
Първо, необходимо е тези формули да се напишат не като независими, а като система от уравнения, тъй като секциите на веригата са съставни части на контура.
Второ, за да се определят знаците, е необходимо да се вземе предвид посоката на токовете и източниците на ЕМП. За да направите това, трябва да изберете посоката на преминаване на контура. Всички токове, съвпадащи по посока с посоката на заобикаляне на контура, се считат за положителни, а не съвпадащи с посоката на заобикаляне - за отрицателни. Източниците на ток се считат за положителни, ако създават ток, насочен към байпаса на контура.
Трето, посоката на преминаване на контура се избира произволно. Ще поемем по посока на часовниковата стрелка.
Въз основа на горното, ние записваме системата от уравнения. Започваме с раздел AB, след това BC и CA.
Сега остава да добавим тези уравнения член по член:
Да видим какво имаме. Отляво в нашето уравнение е сумата от произведенията на токове и съпротивлението на съответните участъци, вдясно е сумата от всички EMF във веригата. Ако вземем някаква верига с произволен брой секции и източници, в крайна сметка все пак ще получим уравнение, където отляво е сумата от произведенията на токове и съпротивлението на съответните секции, а отдясно е сумата от всички ЕДС във веригата. По този начин можем да запишем нашите разсъждения в следната форма: ------ à
Последното уравнение изразява Второто правило на Кирхоф.
Електродвижеща сила.
Ако в проводник се създаде електрическо поле и не се вземат мерки за поддържането му, тогава движението на токоносителите много бързо ще доведе до факта, че полето вътре в проводника ще изчезне и токът ще спре. За да се поддържа токът за дълго време, е необходимо непрекъснато да се отстраняват положителните заряди, донесени тук от тока от края на проводника с по-нисък потенциал j 2 и да се прехвърлят към края с голям потенциал (фиг. 56.1).
Електрическо поле, създадено в проводник, не може да извърши такъв пренос на заряд. За да съществува постоянен ток, е необходимо действието на някои други сили (не на кулонови сили), за да преместят зарядите срещу електрическите сили и да поддържат постоянството на електрическите полета. Това могат да бъдат магнитни сили, зарядите могат да се разделят поради химични реакции, дифузия на носители на заряд в нехомогенна среда и т. н. За да се подчертае разликата между тези сили от силите на кулоновото взаимодействие, е обичайно да се обозначават с термина външни сили... Устройствата, в които се движат свободни заряди под действието на външни сили, се наричат текущи източници.Те включват електромагнитни генератори, термоелектрически генератори, слънчеви панели. Отделна група се състои от химически източници на ток: галванични елементи, батерии и горивни клетки.
Действието на външни сили може да се характеризира чрез въвеждане на понятието напрегнатост на полето на външните сили:.
Работата на външни сили за преместване на заряда qна сайта длможе да се изрази по следния начин:
по цялата дължина на участъка л:
. (56.1)
Нарича се стойност, равна на съотношението на работата на външните сили за преместване на заряда към този заряд електродвижеща сила(EMF):
. (56.2)
В проводника, през който протича токът, силата на електрическото поле е сумата от силата на полетата на кулоновите сили и външните сили:
Тогава за плътността на тока можем да запишем
Заменяме векторите с техните проекции върху посоката на затворения контур и умножаваме двете страни на уравнението по дл:
Заместване, полученото уравнение се свежда до формата
Интегрираме получения израз по дължината на електрическата верига:
Интегралът от лявата страна на уравнението е съпротивлението Рраздел 1-2. От дясната страна на уравнението стойността на първия интеграл е числено равна на работата на кулоновите сили върху движението на единичен заряд от точка 1 до точка 2 - това е потенциалната разлика. Стойността на втория интеграл е числено равна на работата на външни сили за преместване на единичен заряд от точка 2 до точка 1 - това е електродвижещата сила. В съответствие с това уравнението (56.3) се свежда до вида
Величината IR, равно на произведението на силата на тока и съпротивлението на участъка на веригата, се нарича спад на волтажана секцията на веригата. Спад на волтажа числено равна на извършената работа, когато единичен заряд се движи от външни сили и от сили на електрическо поле (Кулон).
Секцията от веригата, съдържаща ЕМП, се нарича неравномерна секция. Намираме силата на тока в такъв участък от формулата (56.4):
Като се има предвид, че източникът на ток може да бъде свързан към секцията на веригата по два начина, заменяме знака пред EMF с "±":
Израз (56.5) е Закон на Ом за неравномерен участък от верига.Знаците "+" или "-" отчитат как външните сили влияят на протичането на тока в посочената посока: те насърчават или възпрепятстват (фиг. 56.2).
Ако участък от веригата не съдържа EMF, т.е. е хомогенен, тогава от формула (56.5) следва, че
От формула (56.5) следва
където IR- спад на напрежението във външната част на веригата, Ir- спад на напрежението във вътрешния участък на веригата.
следователно, ЕМП на източника на ток е равна на сумата от спада на напрежението върху външните и вътрешните секции на веригата.
