Название: Курс физики - Трофимова Т.И.

Жанр: Физика

Рейтинг:

Просмотров: 15859


Для замкнутой цепи работа электростатических сил равна нулю (см. § 83), поэтому в данном случае A12 = Q0x12

Напряжением U на участке 1—2 называется физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторон них сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи. Таким образом, согласно (97.4),

Понятие напряжения является обобщением понятия разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов в том случае, если на этом участке не действует э.д.с., т. е. сторонние силы отсутствуют.

Подпись: •	Что такое сторонние силы? Какова их природа?	
 • Почему напряжение является обобщенным 	понятием разности потенциалов?
•	В чем заключается физический смысл электродвижущей силы, действующей в цепи? 
 напряжения? разности потенциалов?	
•	 Какова связь между сопротивлением и про	водимостью, удельным сопротивлением и удельной
 проводимостью?

 

 § 98. Закон Ома. Сопротивление проводников

 

Немецкий физик Г. Ом (1787,—1854) экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородномуметаллическому проводнику (т. с. проводнику, в котором не действуют сторонние силы), пропорциональна напряжению U на концах проводника:

 

                                                I=U/R,                                              (98.1)

 

где R — электрическое сопротивление проводника. Уравнение (98.1) выражает закон Ома для участка цепи (не содержащего источника тока): сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Формула (98.1) позволяет установить единицу сопротивления — ом (Ом): 1 Ом — сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течет постоянный ток 1 А. Величина

 

 называется электрической проводимостью проводника. Единица проводимости — сименс (См): 1 См — проводимость участка электрической цепи сопротивлением 1 Ом. Сопротивление проводников зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник изготовлен. Для однородного линейного проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:

                                                      (98.2)

где r — коэффициент пропорциональности, характеризующий материал проводника и называемый удельным электрическим сопротивлением. Единица удельного электрического сопротивления — ом-метр (Ом×м). Наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро (1,6-10~8 Ом м) и медь (1,7×10-8 Ом×м). На практике наряду с медными применяются алюминиевые провода. Хотя алюминий и имеет большее, чем медь, удельное сопротивление (2,6×10-8 Ом×м), но зато обладает меньшей плотностью по сравнению с медью.

Закон Ома можно представить в дифференциальной форме. Подставив выражение для сопротивления (98.2) в закон Ома (98.1), получим

                                        (98.3)

 где величина, обратная удельному сопротивлению,

 

 называется удельной электрической проводимостью вещества проводника. Ее единица — сименс на метр (См/м). Учитывая, что U/l = E— напряженность электрического поля в проводнике, I/S = j — плотность тока, формулу (98.3) можно записать в виде

                                          (98.4)

Так как в изотропном проводнике носители тока в каждой точке движутся в направлении вектора Е, то направления j и Е совпадают. Поэтому формулу (98.4) можно записать в виде

                                      (98.5)

Выражение (98.5) — закон Ома в дифференциальной форме, связывающий плотность тока в любой точке внутри проводника с напряженностью электрического поля в этой же точке. Это соотношение справедливо и для переменных полей.

Опыт показывает, что в первом приближении изменение удельного сопротивления, а значит и сопротивления, с температурой описывается линейным законом:

 


Оцените книгу: 1 2 3 4 5