Название: Курс физики - Трофимова Т.И.

Жанр: Физика

Рейтинг:

Просмотров: 15788


Используя дифференциальную форму закона Ома (j = gE) и соотношение r = 1/g, получим

                           (99.7)

Формулы (99.6) и (99.7) являются обобщенным выражением закона Джоуля — Ленца в дифференциальной форме, пригодным для любого проводника.

Тепловое действие тока находит широкое применение в технике, которое началось с открытия в 1873 г. русским инженером А. Н. Лодыгиным (1847—1923) лампы накаливания. На нагревании проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта русским инженером В. В. Петровым (1761—1834)), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т. д.

 

§ 100. Закон Ома для неоднородного участка цепи

 

Мы рассматривали закон Ома (см. (98.1)) для однородного участка цепи, т. е. такого, в котором не действует э.д.с. (не действуют сторонние силы). Теперь рассмотрим неоднородный участок цепи, где действующую э.д.с. на участке 1—2 обозначим через x12, а приложенную на концах участка разность потенциалов — через j1 j2.

Если ток проходит по неподвижным проводникам, образующим участок 1—2,то работа A12 всех сил (сторонних и электростатических), совершаемая над носителями тока, по закону сохранения и превращения энергии равна теплоте, выделяющейся на участке. Работа сил, совершаемая при перемещении заряда Q0 на участке 1—2, согласно (97.4),

                          (100.1)

 Э.д.с. x12, как и сила тока I, — величина скалярная. Ее необходимо брать либо с положительным, либо с отрицательным знаком в зависимости от знака работы, совершаемой сторонними силами. Если э.д.с. способствует движению положительных зарядов в выбранном направлении (в направлении 1—2), то x12 > 0. Если э.д.с. препятствует движению положительных зарядов в данном направлении, то x12 < 0. За время t в проводнике выделяется теплота (см. (99.5))

                           (100.2)

Из формул (100.1) и (100.2) получим

Подпись: откуда                               (100.3) (100.4)

Выражение (100.3) или (100.4) представляет собой закон Ома для неоднородного участка цени в интегральной форме, который является обобщенным законом Ома.

Если на данном участке цепи источник тока отсутствует (x12 = 0), то из (100.4) приходим к закону Ома для однородного участка цепи (98.1):

 

 (при отсутствии сторонних сил напряжение на концах участка равно разности потенциалов (см. § 97)). Если же электрическая цепь замкнута, то выбранные точки 1 и 2 со впадают, j1 = j2, тогда из (100.4) получаем закон Ома для замкнутой цепи:

 

 где x — э.д.с., действующая в цепи, R — суммарное сопротивление всей цепи. В общем случае R=r + R1, где r — внутреннее сопротивление источника тока, R1 — сопротивление внешней цепи. Поэтому закон Ома для замкнутой цепи будет иметь вид

      

 Если цепь разомкнута и, следовательно, в ней ток отсутствует (I = 0), то из закона Ома (100.4) получим, что x12 = j2 - j1,  э.д.с., действующая в разомкнутой цепи, равна разности потенциалов на ее концах. Следовательно, для того чтобы найти э.д.с. источника тока, надо измерить разность потенциалов на его клеммах при разомкнутой цепи.

 

§ 101. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей

 

Обобщенный закон Ома (см. (100.3)) позволяет рассчитать практически любую сложную цепь. Однако непосредственный расчет разветвленных цепей, содержащих несколько замкнутых контуров (контуры могут иметь общие участки, каждый из контуров может иметь несколько источников тока и т. д.), довольно сложен. Эта задача решается более просто с помощью двух правая Кирхгофа[2].

Любая точка разветвления цепи, в которой сходится не менее трех проводников с током, называется узлом. При этом ток, входящий в узел, считается положительным, а ток, выходящий из узла, — отрицательным.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5