пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Закон Джоуля-Ленца у інтегральній та диференціальній формах.

Закон Ома в диференціальній формі можна отримати з (3.5.2), якщо врахувати, що 

file5_html_79af19ac.gif (3.5.8)

де file5_html_737839ef.gif - середній час вільного пробігу носія струму від зіткнення до зіткнення; file5_html_c1d7339.gif- його заряд та маса. Підставляючи (3.5.8) у (3.5.2) маємо наступний вираз для закону Ома:

file5_html_6cc240cd.gif (3.5.9)

де через

file5_html_3e95d643.gif (3.5.10)

позначено так звану питому провідність провідника.

Густина енергії file5_html_m6d337285.gif, яку передає в одиниці об’єму провідника file5_html_3a5aaf64.gif носіїв струму за рахунок зіткнення з іншими частинкам за проміжок часу file5_html_737839ef.gif, дорівнює роботі електричного поля з переміщення цих заряді:

file5_html_65410603.gif (3.5.11)

Останній вираз є законом Джоуля-Ленці в диференційній формі. Його інколи записують у наступному вигляді:

file5_html_m23345544.gif (3.5.12)

трактуючи величину file5_html_39018db4.gif як густину потужності електричного струму – потужність, яка виділяється в одиниці об’єму провідника.

Від виразів (3.5.9) та (3.5.12) легко перейти до відомих інтегральних форм законів Ома та Джоуля-Ленца для однорідної ділянки електричного ланцюга (кола):

file5_html_m3a6491e1.gif (3.5.13) (закон Ома)

де file5_html_m2b781472.gif - так звана провідність, обернена пропорційна електричному опору ділянки file5_html_46538948.giffile5_html_255057e9.gif - площа перерізу та довжина провідника.

file5_html_m73be4698.gif (3.5.14) (закон Джоуля-Ленца)

де file5_html_m2d3f80d8.gif- потужність електричного струму на однорідній ділянці.

file5_html_66953df4.pngЯкщо електричний ланцюг (коло) є неоднорідним, тобто містить в собі джерела ЕРС, як на рис. 2, то закон Ома в інтегральній формі звичайно записують у дещо іншій формі;

file5_html_7db0b689.gif (3.5.15)

де file5_html_46538948.gif- еквівалентний опір зовнішнього кола (ланцюга), приєднаного до джерела ЕРС, file5_html_17b16144.gif- внутрішній опір самого джерела. З формули (3.4.2) випливає, що:

file5_html_1dabc23.gif (3.5.16)

Проте з закону Ома для ділянки кола (3.5.14) відомо, що file5_html_827f1ac.gif - падіння напруги (напруга) на зовнішньому опорі кола. Отже, file5_html_7b9e6fa5.gif- падіння напруги на внутрішньому опорі джерела. Значить ЕРС дорівнює сумі падінь напруги на зовнішньому та внутрішньому опорі кола.

file5_html_m2dac0ebc.pngРозглянемо різні способи з’єднання провідників у колі. На рис.3 показане послідовне з’єднання опорів. при такому з’єднанні загальне падіння напруги дорівнює сумі падінь напруги на кожному резисторі (file5_html_m4f307326.gif), через кожний з резисторів тече однаковий струм file5_html_m21f80d6f.gif, а їх загальний опір дорівнює сумі опорів резисторів: 

file5_html_m14742e0e.gif (3.5.17)

file5_html_3d3e901e.pngНа наступному рис.4 показане паралельне з’єднання провідників (резисторів). В цьому випадку однаковою є напруга на всіх резисторах і на кожному з них (file5_html_m3f06c033.gif); сила струму на „вході” та „виході” ( до точки розгалуження А і після точки В) є сумою сил струмів, що течуть по кожному резисторові ( file5_html_192c4120.gif); а загальний опір знаходять з формули:

file5_html_m33477651.gif (3.5.18)

Розглянемо тепер способи з’єднання джерел струму. Почнемо з послідовного з’єднання, коли з’єднують різнойменні полюси, як на рис.5. У такому випадку сумарна ЕРС є просто сумою ЕРС кожного джерела, а їх внутрішні опори також сумуються:

file5_html_3410e8a8.pngfile5_html_m6f39411c.gif (3.5.19)

file5_html_m56c70008.gif (3.5.20)

При такому способі з’єднання ми виграємо в електрорушійній силі, але збільшуємо внутрішній опір складного джерела.

file5_html_m86c7a57.pngНе набагато складнішою є ситуація паралельного з’єднання джерел струму, яка показана на наступному рис.6. Розглянемо лише випадок, який найчастіше застосовують на практиці – декілька однакових ЕРС, з’єднаних паралельно. В такому випадку повна ЕРС дорівнює file5_html_39f01887.gif - електрорушійній силі кожного з джерел, а загальний внутрішній опір зменшується в три рази, як це випливає з формули (3.5.18), якщо в ній покласти всі три опори однаковими. Отже, при такому з’єднанні ми не виграємо в ЕРС, але в декілька разів зменшуємо внутрішній опір складного джерела струму.



 


хиты: 438
рейтинг:-1
Естественные науки
физика
атомная физика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь