![]() |
ІІІ.6 Електричний струм. Сила струму.
Електрорушійна сила Електричним струмом називають направлений рух заряджених частинок.
Внаслідок відштовхування від тіла 2 і притягання до тіла 1 електрони в провіднику 3 почнуть рухатись у напрямку 2 ® 3 ® 1. Величина заряду, що переноситься через поперечний переріз провідника за 1 с, називається силою електричного струму. Якщо за деякий час t через поперечний переріз переноситься заряд q, то сила струму І: І= За одиницю вимірювання сили струму прийняли 1 ампер (1 А). Сила струму дорівнює 1 А, якщо за 1 с через поперечний переріз провідника переноситься заряд, рівний 1 Кл. Якщо носіями струму є електрони (нагадаємо, що заряд електрона qe Історично за напрямок струму прийняли напрямок руху позитивних зарядів. Це було зроблено ще до того, як стало відомо, що в металах носіями заряду є негативно заряджені електрони. (Тому на схемах напрямок струму є протилежним реальному напрямку руху електронів у металевих провідниках). Електричний струм постійний, коли напрямок і сила струму І з часом не змінюються, і змінний – коли змінюються. Очевидно, що через деякий час провідники 1 і 2 розрядяться (стануть електронейтральними) і струм у провіднику 3 припиниться. Струм не припиняється, якщо провідники 1 і 2 є частиною деякого пристрою, що підтримує незмінність зарядів (потенціалів) цих провідників. Такі пристрої називають джерелами (генераторами) струму, а провідники 1 і 2 – полюсами (клемами) генератора. Для того, щоб потенціал тіл 1 і 2 не змінювався з часом, у генераторі повинні діяти сили, які заставляють позитивні заряди рухатись до позитивно зарядженого тіла 1, а негативні – до негативно зарядженого тіла 2. Ці сили називають сторонніми електророздільними силами і, зрозуміло, їх природа не електрична. В акумуляторах і гальванічних елементах вони обумовлені енергією хімічних реакцій, у фотоелементах – енергією світла тощо. Для переміщення в тілі генератора негативних зарядів до негативного полюса, а позитивних – до позитивного, повинна виконуватись робота А1 проти сил електричного поля А1 = q (φ1 – φ2) (див.ІІІ.3). Окрім цього, має виконуватись і деяка робота А2 ПО подоланню опору матеріалу генератора руху зарядів у ньому. Тоді повна робота А сторонніх сил є: А = А1 + А2 = q (φ1 – φ2) + А2, (ІІІ.8) де q – сумарний заряд частинок (позитивних і негативних), що переносяться до полюсів генератора. Характеристикою джерел струму служить поняття електрорушійної сили. Електрорушійною силоюЄª ℇгенератора струму називають роботу, яку виконують сторонні електрорушійні сили щодо переміщення одиничного заряду між його полюсами: Є= Якщо клеми генератора не замкнуті зовнішнім електричним колом, то електророздільні сили не переміщують заряди в тілі генератора, а лише підтримують незмінність потенціалів φ1 та φ2 і А2 = 0. Тоді: Є = φ1 – φ2, або Є = U. Отже, електрорушійна сила Єджерела струму чисельно дорівнює напрузі між його клемами, не замкнутими зовнішнім колом. ІІІ.7 Опір провідників. Закон Ома для ділянки кола. Робота і потужність струму При направленому русі в провідниках І роду електрони весь час наштовхуються на атоми і молекули провідника. Внаслідок цього зменшується швидкість їх направленого руху, а значить і зменшується сила струму І, тобто кількість електронів, що переноситься через поперечний переріз провідника за 1 с. Властивість провідників перешкоджати направленому руху зарядів називають опором R. Очевидно, що чим більша довжина провідника, тим його опір R більший, а чим більша площа S його поперечного перерізу, тим опір менший. Досвід показує: R= де ρ – питомий опір провідника, який залежить від типу його молекул, і їх взаємного розміщення в просторі. Питомий опір речовини ρ (вимірюється в омах, помножених на метр) дорівнює вираженому в омах опору куба з ребром 1 м із певної речовини при струмі, паралельному одному із ребер куба. Числове значення сили струму в провіднику визначають, користуючись експериментально встановленим законом Ома для ділянки кола: Сила струму І в провіднику прямо пропорційна падінню напруги U на кінцях провідника і обернено пропорційна його опору R: І= Звідси: R = Величину опору провідників вимірюють в омах. |
|
|