Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
8°. Модуль вектора v имеет значения порядка 10~* м/с при наибольших допустимых плотностях токов. Например, в медном проводнике («»8,5•1O28 м-3) ит8-10~* м/с при самых больших плотностях тока /=1,1-107 А/см2, которые допускаются без опасного перегрева проводника.
9°. Электрический ток устанавливается во всем проводнике практически одновременно с замыканием цепи. Время
установления тока в цепи t = —, где L — длина цепи, с —
скорость света в вакууме, совпадает с временем установления вдоль всей цепи стационарного электрического поля (III.1.3.Г). Это время совпадает с временем распространения света вдоль электрической цепи. За это время на всем протяжении проводника устанавливается упорядоченное движение электронов, начинающееся практически одновременно с замыканием цепи.
Существование электрического тока обнаруживается по его тепловым, химическим и магнитным действиям.
2.2. Условия, необходимые для возникновения и поддержания постоянного тока
Г. Для возникновения и поддержания в проводниках тока проводимости (111.2.1. Г) на заряженные частицы должны действовать силы, обеспечивающие их упорядоченное перемещение в течение конечного промежутка времени.
Кулоновские силы электростатического взаимодействия электрических зарядов приводят к такому их распределению в проводнике, при котором напряженность электрического поля внутри проводника равна нулю, а потенциалы всех точек проводника одинаковы. Поэтому электростатическое поле кулоновских сил (кулоновские электрическое поле) не может обеспечить постоянного электрического тока в проводнике (111.2.1.4°).
2°. Для того чтобы в проводнике мог существовать постоянный ток проводимости, необходимо выполнение следующих условий:
8.8. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА. НАПРЯЖЕНИЕ 215
а) напряженность электрического поля в проводнике должна быть отлична от нуля и не должна изменяться с течением времени;
б) цепь постоянного тока проводимости должна быть замкнутой;
в) на свободные электрические заряды, помимо кулонов-ских сил, должны действовать неэлектростатические силы, называемые сторонними силами. Сторонние силы могут быть созданы источниками тока (гальваническими элементами, аккумуляторами, электрическими генераторами и др.).
3°. За счет сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока в направлении, противоположном действию сил электростатического поля. Благодаря этому на концах внешней цепи поддерживается разность потенциалов и в цепи идет постоянный электрический ток. Работа, которая необходима для обеспечения упорядоченного движения электрических зарядов в проводнике при прохождении по нему постоянного электрического тока, совершается за счет энергии источника тока.
4°. Сторонним электрическим полем называется неэлектростатическое электрическое поле, в котором движутся свободные электрические заряды в проводнике в условиях, когда действуют сторонние силы.
Напряженностью стороннего электрического поля Ест называется физическая величина, численно равная сторонней силе, действующей в стороннем электрическом поле на единичный положительный заряд, находящийся в данной точке внутри проводника
где FCT — сторонняя сила, которая действует на положительный заряд q. По направлению Ест совпадает с FCT.
2.3. Электродвижущая сила. Напряжение
Г. Внутри проводника, по которому протекает постоянный электрический ток, напряженность E электрического поля по принципу суперпозиции полей (111.1.3.7°) равна
E = Екул -f Ест,
где Екул и Ест — соответственно напряженности кулонов-ского поля и поля сторонних сил.
2И> отдел 111. гл. 2. постоянный электрический ток
2°. Работа по перемещению заряда по проводнику в процессе протекания по нему электрического тока совершается кулоновскими и сторонними силами. Полная работа А равна
Л = Лкул + Аст,
где Лкул —работа кулоновских сил (H 1.1.7.1°), Аст — работа, которая совершается за счет действия сторонних сил, Полная работа, которая совершается при перемещении единичного положительного заряда на участке 1—2 электрической цепи, по которой про-—I текает постоянный ток,
Лі-2 AVK , Al
Г
Рис. 111.2.1
«CT І1-2
где q — положительный заряд, который переносится на участке 1—2 (рис. Ш.2.1). Согласно (111.1.8.2°),
~^ = Фі—Ф2 есть разность потенциалов в точках / и 2.
3°. Электродвижущей силой (э. д. с), действующей на участке /—2 цепи, называется физическая величина, численно равная работе, которую совершают сторонние силы при перемещении на участке 1—2 единичного положительного заряда:
»CT
jp ^і-а
©8-1--—•
4°. Напряжением {падением напряжения) U2^1 на участке цепи 1—2 называется физическая величина, численно равная полной работе, которая совершается кулоновскими и сторонними силами при перемещении вдоль участка цепи единичного положительного заряда из точки / в точку 2 (рис. Ш.2.1):
Напряжение на концах участка цепи /—2 равно разности потенциалов в точках / иЯтолько в том случае, если иа этом участке не приложены э. д. с: Ui^1=* =фі—фг при ^2-1=O.
2.4. Закон Ома
1°. Электрическим сопротивлением (сопротивлением) участка цепи /—2 принято считать одну из характеристик электрических свойств данного участка цепи, определяю-
