Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie




Pobierz 65.25 Kb.
NazwaNatężenie prądu, gęstość prądu, napięcie
Data konwersji15.10.2012
Rozmiar65.25 Kb.
TypDokumentacja

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie



Prąd elektryczny charakteryzuje wielkość skalarna zwana natężeniem prądu.
Natężeniem prądu nazywamy wielkość fizyczną, której miarą jest iloraz ładunku przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika do czasu przepływu tego ładunku.



W układzie SI jednostką natężenia prądu jest amper [A].



W pewnych przypadkach wygodnie jest posługiwać się tzw. gęstością prądu. Jest to wielkość wektorowa o wartości wyrażonej wzorem:



J --> gęstość prądu
I --> natężenie prądu
S --> pole przekroju poprzecznego przewodnika, przez który płynie prąd

Napięciem nazywamy różnicę potencjałów występującą między dwoma punktami obwodu.



Jednostką napięcia jest wolt [V].







Prawo Ohma


A. dla odcinka obwodu

Dany jest odcinek obwodu AB, na schemacie zaznaczony jako opornik. Do końców tego opornika przyłożymy napięcie, którego wartość możemy regulować dzięki opornicy suwakowej podłączonej jak na schemacie.



Napięcie podawane na odcinek AB równe jest napięciu miedzy punktami CD (potencjały punktów C i A są sobie równe, podobnie jak punktów D i B). Gdy suwak opornicy przesuwamy do góry, napięcie między punktami C i D rośnie, ze względu na oddalanie się punktów C i D od siebie. Rośnie więc też napięcie między punktami A i B. Z pomiarów, które przeprowadzamy, spostrzegamy, że ze wzrostem napięcia na odcinku AB, natężenie prądu płynącego w tym odcinku też rośnie.



Gdy ułożymy iloraz tych wielkości, to ze względu na proporcjonalność, okaże się, że jest on dla danego odcinka stały:



PRAWO OHMA (dla odcinka obwodu):

Natężenie prądu, który płynie w odcinku obwodu, jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do końców tego odcinka.

Ten stały dla danego odcinka iloraz jest miarą tzw. oporu elektrycznego odcinka obwodu i oznaczamy go literą 'R'.



Jednostką oporu elektrycznego w układzie SI jest om (Ω).
Jest to oporność takiego przewodnika, w którym płynie prąd o natężeniu 1 ampera, po przyłożeniu napięcia 1 wolta.

Opór przewodnika zależy od jego długości 'l', pola przekroju 'S' i materiału, z jakiego wykonano przewodnik:



Współczynnik ρ jest oporem właściwym przewodnika i jest liczbowo równy oporowi przewodnika o długości 1m i polu przekroju 1m2.



B. dla całego obwodu

Zbudujmy nastepujący obwód:



Gdy zamkniemy ten odwód popłynie w nim prąd. Prąd ten płynie tak w części wewnętrznej, tj. przez opór 'R', jak i w części wewnętrznej, tj. przez opór 'r', czyli opór, jaki stawia prądowi przewodnik. Opory te sumują się, ponieważ prąd napotyka kolejno na oba opory. Różnica potencjałów powodująca przepływ prądu w całym obwodzie zwana jest siłą elektromotoryczną ogniwa i oznaczamy ją literą 'ε', a często w skrócie SEM. Dokładniej, siła elektromotoryczna 'ε' równa jest różnicy potencjałów panującej na zaciskach ogniwa otwartego. Prawo Ohma dla tego obwodu możemy zapisać w postaci:



Stąd:



lub:



U --> napięcie użyteczne, czyli napięcie na oporze zewnętrznym
Ir --> jest miarą napięcia na oporze wewnętrznym

Słownie prawo Ohma dla całego obwodu wyrazimy:

W obwodzie zamkniętym zawierającym opór zewnętrzny i opór wewnętrzny SEM ogniwa jest równa sumie napięć na oporze zewnętrznym i wewnętrznym.




Prawa Kirchoffa


A. I Prawo Kirchoffa

W obwodach elektrycznych często występują rozgałęzienia. W takim przypadku stosuje się I prawo Kirchoffa:

Suma natężeń prądów wpływających do węzła obwodu jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła.



Zbudujmy następujący węzeł:



W tym przypadku możemy zapisać zgodnie z I prawem Kirchoffa:



Mnożąc obie strony równania przez czas 't', otrzymamy:



...co daje:



Można więc też powiedzieć, że ilość ładunku dopływającego do węzła obwodu w czasie 't' jest równa ilości ładunku wypływającego z tego węzła w tym samym czasie 't'. I prawo Kirchoffa jest więc szczególnym przypadkiem prawa zachowania ładunku.


B. II Prawo Kirchoffa

W każdym zamkniętym elemencie obwodu elektrycznego (oczku obwodu) suma algebraiczna spadków napięć na oporach jest równa sumie algebraicznej sił elektromotorycznych działających w tym oczku.

Jako przykład weźmy następujący obwód:



Kierunek siły elektromotorycznej przyjmujemy za dodatni, jeżeli powoduje ona w obwodzie przepływ prądu zgodny z ruchem wskazówek zegara, zaś ujemny, gdy powoduje przepływ prądu w kierunku przeciwnym.
Dla powyższego obwodu można zapisać:






Łączenie oporów





szeregowe

równoległe


















Dla 'n' jednakowych oporów po 'R' każdy:








Łączenie ogniw





szeregowe

równoległe








Jeżeli ogniwa są identyczne:



Całkowity opór wewnętrzny ogniw:



Siła elektromotoryczna całej baterii równa się sile elektromotorycznej pojedynczego ogniwa:


Dla identycznych ogniw:


Całkowity opór wewnętrzny ogniw:





Praca, moc, ciepło Joule'a-Lenza







Do obszaru przewodzącego przyłożono napięcie 'U'. Swobodne elektrony w pewnym czasie 't' przeniosą przez poprzeczny przekrój obszaru ładunek 'q'. Jeżeli ładunek ten przepłynie przez cały nasz obszar przewodzący, wykonana zostanie praca:





Podstawiając wzór:



otrzymamy pracę prądu stałego:



lub uwzględniając prawo Ohma dla odcinka obwodu po podstawieniu za 'U' oraz 'I', otrzymamy:



Wydzielone na oporze ciepło zwane jest ciepłem Joule'a-Lenza. Równoważne jest ono pracy prądu elektrycznego. Wyrażone w jednostkach układu SI ciepło równe jest pracy prądu i ma wartość:



Zgodnie z definicją moc prądu stałego:



Po podstawieniu wartości pracy otrzymamy:



co daje:


Dodaj dokument na swoim blogu lub stronie

Powiązany:

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconWykład 19 Prąd elektryczny stały Natężenie I gęstość prądu elektrycznego

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconPrądu przemiennego to natężenie takiego prądu stałego, który w danym obwodzie w ciągu danego czasu wykona taką samą pracę jak rozważany prąd zmienny

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconE1B. obwody prądu stałego – mierniki natęŻenia prądu I napięcia; wyznaczanie pracy prądu elektrycznego

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconNatężenie prądu elektrycznego

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconNatężenie skuteczne prądu zmiennego

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconTemat: Pomiary napięcia, prądu I rezystancji dla prądu stałego

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconUkład do przekształcania prądu stałego, zasilany z sieci prądu przemiennego lub z baterii akumulatorów

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconPrzetworniki pradu zmiennego,reguluja napiecia I natezenia pradu,przesylaja en elektr na duze odl(odbiorniki radiowe,linie wys U)

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconKierunek prądu indukcyjnego jest taki, że wywołany przez ten prąd strumień przeciwdziała zmianom strumienia, które spowodowały powstanie tego prądu indukcyjnego

Natężenie prądu, gęstość prądu, napięcie iconZastosowanie kaskadowego regulatora rozmytego w układzie sterowania maszyną prądu stałego
...

Umieść przycisk na swojej stronie:
Rozprawki


Baza danych jest chroniona prawami autorskimi ©pldocs.org 2014
stosuje się do zarządzania
Rozprawki
Dom