ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Закон Ома для неоднородного участка цепиНа неоднородном участке цепи плотность тока пропорциональна сумме напряженностей электростатического поля и поля сторонних сил, т.е. . (19) Рассмотрим цилиндрический проводник длиной l с площадью поперечного сечения S. Умножим обе части равенства (19) на перемещение dl вдоль оси проводника и проинтегрируем получившееся соотношение по длине проводника от 0 до l: что дает j× l = ( + ). (20) Заменив j на I/S, а на , из (20) получим I = + , откуда следует закон Ома для неоднородного участка цепи I = ( + ) / R (21) где R = l / S - сопротивление участка цепи 12. Для замкнутой цепи формула (21) запишется в виде I = / R (22) где R - суммарное сопротивление всей цепи; - ЭДС источника. Пусть замкнутая цепь состоит из источника электрической энергии с ЭДС и внутренним сопротивлением r,а также внешней цепи потребителя, имеющей сопротивление R. Согласно (22) I = / (R + r). (23) Разность потенциалов на электродах источника, рис. 5, равна напряжению на внешнем участке цепи: U = = IR = - Ir. (24)
В общем случае, напряжение на внешнем участке цепи, рис. 5, будет равно U = IR = R / (R + r). (25) В пределе, когда R 0 (источник тока замкнут накоротко), то в этом случае, в соответствии с (23), ток максимален I = I = / r, (26) а напряжение во внешней цепи равно нулю. В противоположном предельном случае, R , т.е. цепь разомкнута и ток отсутствует: I=lim [ / (R+r)]=0, а напряжение на зажимах источника максимально и равно его ЭДС: U = R / (R + r)= , т. к. lim R / (R + r) = 1.(27) 5. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока. КПД источника Проводник нагревается, если по нему протекает электрический ток. Джоуль и Ленц установили, что количество выделившегося тепла Q = I Rt, (28) где I - ток, R – сопротивление проводника, t - время протекания тока. Легко доказать, что Q = I Rt = UIt = U 2 t/R = qU, (29) где q = It - электрический заряд. Если ток изменяется со временем (т. е. в случае непостоянного тока), то Q = = ,(30) где i – мгновенное значение тока.
Нагревание проводника происходит за счет работы, совершаемой силами электрического поля над носителями заряда. Эта работа A = qU = UIt =I Rt = U t / R. (31) Работа А, энергия W, количество тепла Q в СИ измеряются в Дж. Так как мощность характеризует работу, совершаемую в единицу времени, т.е. Р = , то P = UI = I R = U / R. (32) Мощность в СИ измеряется в ваттах: 1 Вт = 1 Дж / 1 с; откуда 1 Дж = 1 Втс; 3600 Дж = 1Вт час, 3,6 •10 Дж = 1 кВт час. Формулы (31) и (32) позволяют рассчитать полезную работу и полезную мощность. Затраченная работа и мощность определяется по формулам A = q = It = I (R + r)t = t. (33) P = = I = I (R + r) = . (34) Отношение полезной работы (мощности) к затраченной характеризует КПД источника = = = . (35) Из (35) следует, что при R® 0 ,h® 0; при R® ¥, h®1. Но при R ток I 0 и поэтому А 0 и Р 0. Определим величину R, при котором выделится максимальная мощность. Легко показать, что это наступает при R = r, тогда PMAКС=I R = = , (36) КПД в этом случае будет 50%.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|