Опыт по закону Ома для участка цепи

Оборудование:

1. Реостат со скользящим контактом.

2. Магазин сопротивлений.

3. Амперметр демонстрационный с шунтом на 1А.

4. Вольтметр демонстрационный.

5. Батарея аккумуляторов.

6. Выключатель демонстрационный.

7. Провода соединительные.

Рис. 7.5.

Опыт состоит из двух частей. Сначала изменяют с помощью реостата ток в цепи, при неизменном наборе шунтов, фиксируя при этом напряжение. На второй стадии опыта изменяют шунт к амперметру при неизменном положении реостата. Результаты измерения тока, напряжения и сопротивления шунта заносятся в таблицу.

Проводится 3-4 измерения.

Выводы: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

7.3. Сторонние силы. Закон Ома для полной цепи

Обязательным условием существования электрического тока в цепи является наличие источника тока, в котором действуют силы неэлектрического происхождения — сторонние силы.

Сторонние силы совершают работу по переносу положительных зарядов из точки с меньшим потенциалом в точку с большим потенциалом.

Рис. 7.6.

ЭДС — физическая величина, численно равная работе сторонних сил, по переносу положительного единичного заряда вдоль замкнутой цепи.

Рассмотрим участок цепи, содержащий источник ЭДС.

Рис. 7.7.

По закону сохранения и энергии суммарная работа по переносу заряда вдоль электрической цепи складывается из работы электростатического поля и работы сторонних сил.

12. — закон Ома для участка цепи, содержащей ЭДС.

т. к. U=IR, то

Знак “+” и “-” соответствует различным направлениям тока на участке цепи.

Если рассмотреть замкнутую цепь, то работа электростатического поля равна нулю, электрический ток проходит через резистор R

Рис. 7.8.

R + r — полное сопротивление цепи.

Ток в цепи прямо пропорционален ЭДС источника тока, G — полная проводимость цепи.

8. Сопротивление проводников. Сверхпроводимость. Электронная теория проводимости металлов. Законы Ома и Джоуля – Ленца в дифференциальной форме

1. Сопротивление проводников.

2. Сверхпроводимость.

3. Электронная теория проводимости металлов.

4. Законы Ома и Джоуля – Ленца в дифференциальной форме.

8.1. Сопротивление проводников

Сопротивление проводников объясняется тем, что:

1. При движении электронов между узлами кристаллической решетки происходят соударения, т.к. атомы (ионы) кристаллической решетки колеблются около положения равновесия. Чем выше температура проводника, тем больше амплитуда колебания атомов (ионов), тем больше сопротивление проводника. Это можно показать опытным путем. Лампочку и проводник соединяют последовательно. При нагревании проводника накал лампочки уменьшается, значит сопротивление в цепи возрастает. При остывании проводника накал лампочки увеличивается, что указывает на уменьшение сопротивления цепи.

Рис. 8.1.

2. Т.к. кристаллическая решетка состоит из ионов, внутри проводника возникает периодическое электрическое поле. Потенциал этого поля тоже изменяется по периодическому закону, поэтому упорядоченное движение электронов нарушается.

Экспериментально установлено, что сопротивление проводников R зависит от температуры по закону

Рис. 8.2.

Однако на практике коэффициенты столь малы, что ими пренебрегают. Если выразить эту зависимость графически, то можно заметить, что при абсолютном нуле сопротивление проводников должно упасть до нуля. Однако это далеко не всегда так. В формуле зависимости сопротивления от температуры называется температурным коэффициентом сопротивления (т.к.с.) и индивидуален для каждого проводника. Для выяснения физического смысла поступим следующим образом:

Из (8.3) вычтем (8.2) и получим Итак

– физическая величина, численно равная относительному изменению сопротивления при изменении температуры на 1С.