Постоянный электрический ток. Причины электрического тока

Нажмите для полного просмотра!

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №2

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №3

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №4

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №5

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №6

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №7

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №8

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №9

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №10

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №11

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №12

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №13

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №14

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №15

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №16

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №17

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №18

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №19

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №20

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №21

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №22

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №23

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №24

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №25

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №26

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №27

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №28

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №29

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №30

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №31

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №32

Постоянный электрический ток. Причины электрического тока, слайд №33

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Постоянный электрический ток. Причины электрического тока. Доклад-сообщение содержит 33 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Лекция 10. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 10.1. Причины электрического тока. 10.2. Плотность тока. 10.3. Уравнение непрерывности. 10.4. Сторонние силы и Э. Д. С.

Слайд 2

Описание слайда:

10.1. Причины электрического тока Заряженные объекты являются причиной не только электростатического поля, но еще и электрического тока. В этих двух явлениях, есть существенное отличие: Для возникновения электростатического поля требуются неподвижные, каким-то образом зафиксированные в пространстве заряды. Для возникновения электрического тока, требуется наличие свободных, не закрепленных заряженных частиц, которые в электростатическом поле неподвижных зарядов приходят в состояние упорядоченного движения вдоль силовых линий поля. Упорядоченное движение свободных зарядов вдоль силовых линий поля - электрический ток.

Слайд 3

Описание слайда:

И Где - объемная плотность заряда.

Слайд 4

Описание слайда:

Если заряды неподвижны, т. е. распределение зарядов в пространстве стационарно, то ρ не зависит от времени, в результате чего и Е, и φ являются функциями только координат, но не времени. Поэтому поле и называется электростатическим. Если заряды неподвижны, т. е. распределение зарядов в пространстве стационарно, то ρ не зависит от времени, в результате чего и Е, и φ являются функциями только координат, но не времени. Поэтому поле и называется электростатическим.

Слайд 5

Описание слайда:

Наличие свободных зарядов приводит к Наличие свободных зарядов приводит к тому, что  становится функцией времени, что порождает изменение со временем и характеристик электрического поля, появляется электрический ток. Поле перестает быть электростатическим.

Слайд 6

Описание слайда:

Количественной мерой тока служит I - заряд, перенесенный через заданную поверхность S (или через поперечное сечение проводника), в единицу времени, т.е.: Количественной мерой тока служит I - заряд, перенесенный через заданную поверхность S (или через поперечное сечение проводника), в единицу времени, т.е.: (10.1.3)

Слайд 7

Описание слайда:

Если, однако, движение свободных зарядов таково, Если, однако, движение свободных зарядов таково, что оно не приводит к перераспределению зарядов в пространстве, то есть к изменению со временем плотности зарядов ρ, то в этом частном случае электрическое поле – снова статическое. Этот частный случай есть случай постоянного тока. Ток, не изменяющийся по величине со временем – называется постоянным током (10.1.4) - отсюда видна размерность силы тока в СИ:

Слайд 8

Описание слайда:

Как может оказаться, что заряды движутся, а Как может оказаться, что заряды движутся, а плотность их не меняется, мы разберемся позже. Сначала введем количественные характеристики электрического тока.

Слайд 9

Описание слайда:

10.2. Плотность тока Как известно из курса школьной физики, есть две основные характеристики электрического тока – это сила тока I и плотность тока j . В отличие от силы тока, которая есть величина скалярная и направления не имеет, плотность тока – это вектор. Связь между этими двумя физическими величинами такова: (10.2.1)

Слайд 10

Описание слайда:

Или наоборот, модуль вектора плотности тока численно равен отношению силы тока через элементарную площадку, перпендикулярную направлению движения носителей заряда, к ее площади: Или наоборот, модуль вектора плотности тока численно равен отношению силы тока через элементарную площадку, перпендикулярную направлению движения носителей заряда, к ее площади: (10.2.2)

Слайд 11

Описание слайда:

Плотность тока j - есть более подробная Плотность тока j - есть более подробная характеристика тока, чем сила тока I. j - характеризует ток локально, в каждой точке пространства, а I – это интегральная характеристика, привязанная не к точке, а к области пространства, в которой протекает ток.

Слайд 12

Описание слайда:

Ясно, что плотность тока j связана с плотностью свободных зарядов ρ и со скоростью их движения : Ясно, что плотность тока j связана с плотностью свободных зарядов ρ и со скоростью их движения :

Слайд 13

Описание слайда:

За направление вектора принимают За направление вектора принимают направление вектора положительных носителей зарядов (раньше не знали о существовании отрицательных носителей зарядов и приняли так). Если носителями являются как положительные, так и отрицательные заряды, то плотность тока определяется формулой: (10.2.4) где и – объемные плотности зарядов.

Слайд 14

Описание слайда:

Там, где носители только электроны, Там, где носители только электроны, плотность тока определяется выражением: (10.2.5)

Слайд 15

Описание слайда:

Поле вектора можно изобразить графически с Поле вектора можно изобразить графически с помощью линий тока, которые проводят так же, как и линии вектора напряженности

Слайд 16

Описание слайда:

Зная в каждой точке интересующей нас поверхности S можно найти силу тока через эту поверхность, как поток вектора : Зная в каждой точке интересующей нас поверхности S можно найти силу тока через эту поверхность, как поток вектора : (10.2.6)

Слайд 17

Описание слайда:

Сила тока является скалярной величиной и алгебраической, Сила тока является скалярной величиной и алгебраической, а знак определяется выбором направления нормали к поверхности S.

Слайд 18

Описание слайда:

10.3. Уравнение непрерывности Представим себе, в некоторой проводящей среде, где течет ток, замкнутую поверхностьS. Для замкнутых поверхностей векторы нормалей, а следовательно, и векторы принято брать наружу, поэтому интеграл дает заряд, выходящий в единицу времени наружу из объема V, охваченного поверхностью S.

Слайд 19

Описание слайда:

Мы знаем, что плотность постоянного Мы знаем, что плотность постоянного электрического тока одинакова по всему поперечному сечению S однородного проводника. Поэтому для постоянного тока в однородном проводнике с поперечным сечением S сила тока: (10.3.1)

Слайд 20

Описание слайда:

Из этого следует, что плотности Из этого следует, что плотности постоянного тока в различных поперечных сечениях 1 и 2 цепи обратно пропорциональны площадям S1 и S2 этих сечений :

Слайд 21

Описание слайда:

Пусть S – замкнутая поверхность, а векторы Пусть S – замкнутая поверхность, а векторы всюду проведены по внешним нормалям Тогда поток вектора сквозь эту поверхность S равен электрическому току I, идущему вовне из области, ограниченный замкнутой поверхностью S. Следовательно, согласно закону сохранения электрического заряда, суммарный электрический заряд q, охватываемый поверхностью S, изменяется за время на , тогда в интегральной форме можно записать: . (10.3.3)

Слайд 22

Описание слайда:

В интегральной форме можно записать: В интегральной форме можно записать: Это соотношение называется уравнением непрерывности. Оно является, по существу, выражением закона сохранения электрического заряда. Дифференциальная форма записи уравнения непрерывности.

Слайд 23

Описание слайда:

В случае постоянного тока, распределение зарядов в пространстве должно оставаться неизменным: В случае постоянного тока, распределение зарядов в пространстве должно оставаться неизменным: следовательно, (10.3.5) это уравнение непрерывности для постоянного тока (в интегральной форме).

Слайд 24

Описание слайда:

Линии в случае постоянного тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются. Линии в случае постоянного тока нигде не начинаются и нигде не заканчиваются. Поле вектора не имеет источника. В дифференциальной форме уравнение непрерывности для постоянного тока:

Слайд 25

Описание слайда:

Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного проводника всюду равен нулю. Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного проводника всюду равен нулю. Докажем это: т.к. для постоянного тока справедливо уравнение отсюда Избыточный заряд может появиться только на поверхности проводника в местах соприкосновения с другими проводниками, а также там, где проводник имеет неоднородности.

Слайд 26

Описание слайда:

10.4. Сторонние силы и ЭДС Для того, чтобы поддерживать ток достаточно длительное время, необходимо от конца проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить, а к другому концу – с большим потенциалом – подводить электрические заряды. Т.е. необходим круговорот зарядов.

Слайд 27

Описание слайда:

Поэтому в замкнутой цепи, наряду с Поэтому в замкнутой цепи, наряду с нормальным движением зарядов, должны быть участки, на которых движение (положительных) зарядов происходит в направлении возрастания потенциала, т.е. против сил электрического поля

Слайд 28

Описание слайда:

Перемещение заряда на этих Перемещение заряда на этих Участках возможно лишь с помощью сил неэлектрического происхождения (сторонних сил): химические процессы, диффузия носителей заряда, вихревые электрические поля. Аналогия: насос, качающий воду в водонапорную башню, действует за Счет негравитационных сил (электромотор).

Слайд 29

Описание слайда:

Сторонние силы можно Сторонние силы можно характеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по замкнутой цепи зарядами

Слайд 30

Описание слайда:

Величина, равная работе сторонних сил Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда в цепи, называется электродвижущей силой (Э.Д.С.), действующей в цепи: (7.4.1)

Слайд 31

Описание слайда:

Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде: Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде: (10.4.2) – напряженность поля сторонних сил.

Слайд 32

Описание слайда:

Работа сторонних сил на участке 1 – 2: Работа сторонних сил на участке 1 – 2: Тогда Э.Д.С. (10.4.3) Для замкнутой цепи: (10.4.4)

Слайд 33

Описание слайда:

Циркуляция вектора напряженности сторонних сил равна Э.Д.С., действующей в замкнутой цепи (алгебраической сумме ЭДС). Циркуляция вектора напряженности сторонних сил равна Э.Д.С., действующей в замкнутой цепи (алгебраической сумме ЭДС). При этом необходимо помнить, что поле сторонних сил не является потенциальным, и к нему нельзя применять термин разность потенциалов или напряжение.