Тема 6.1 Постійний електричний струм. Закон Ома. Послідовне і паралельне з’єднання. Закон Кірхгофа. Робота й потужність струму.

Під електричним струмом розуміють упорядковане перенесення або напрямлений рух електрично заряджених частинок. Електричний струм може проходити у твердих тілах, рідинах і газах. Якщо в середовищі є велика кількість вільних електронів, то електричний струм у ньому проходить за рахунок дрейфу цих електронів. Такий струм називають струмом провідності, а речовини, в яких він можливий, - провідниками. За напрям

струму беруть напрям дрейфу позитивних зарядів. Тому напрям струму в

металах протилежний напряму руху електронів.

Електричний струм провідності виникає у провіднику, якщо в ньому є

шільні заряди і існують сили, які забезпечують упорядкований дрейф цих

зарядів. Сили електричної взаємодії між зарядами в самому провіднику

струму спричинити не можуть. Вони тільки перерозподіляють заряди,

(«наслідок чого напруженість поля всередині провідника дорівнюватиме

нулю, а потенціали всіх точок будуть однакові. Щоб підтримувати в колі

струм, на вільні заряди мають діяти сторонні сили. Пристрої, які забезпечують виникнення і дію сторонніх сил, називають джерелами

струму. У цих пристроях різнойменні заряди відокремлюються. Під дією

сторонніх сил електричні заряди всередині джерела струму рухаються в

напрямі, протилежному дії сил електричного поля. Внаслідок цього на полюсах джерела підтримується постійна різниця потенціалів.

Позитивний полюс гальванічних елементів і акумуляторів позначають довгою рискою, негативний – короткою.

Сила струму

Кількісною характеристикою електричного струму є його си-

ла І і густина j . Силою струму називають скалярну величинущо дорівнює відношенню кількості електрики q, яка за час t переноситься

через певний переріз S провідника, до часу Δt

Постійним називається електричний струм, сила і напрям якого з ча-

сом не змінюються. Для постійного струму

Густина струму

Це векторна фізична величина, її модуль дорівнює відношенню сили струму I до площі поперечного перерізу провідника S:

Вектор і напрямлений уздовж напряму струму.

Одиниця густини струму - ампер на квадратний метр (А/м2).

Якщо в коло постійного струму ввімкнено провідники з різними поперечними перерізами, то густина струму в різних перерізах обернено пропорційна площам перерізів провідників. Густина струму характеризує

розподіл електричного струму по перерізу провідника.

Робота електричного струму

Припустимо, що нас цікавить механічна робота, яку виконує електродвигун, якщо U - напруга сітки, R- опір обмотки, І - струм, що проходить в обмотці. Очевидно, що на механічну роботу А_мех, яку виконує двигун, витрачається частина енергії електричного струму. Під час роботи двигуна його обмотка нагріватиметься. За законом збереження енергії, можна твердити, що енергія електричного струму (Wе) перетворюється в механічну (W_мех) і теплову енергії- Q:

Wе= W_мех+ Q

Прилад, призначений для вимірювання енергії електричного струму,

називається електричним лічильником. Повну роботу, що виконує джерело струму, ЕРС якого ε , визначають

за формулою

А = εIt Одиниця роботи електричного струму - джоуль (Дж).

Потужність електричного струму

Це відношення роботи електричного струму до часу і, про-

тягом якого вона виконується:

P=A/t

Одиниця потужності електричного струму - ват (Вт).

Кількість теплоти, яка виділяється в провіднику із струмом, за законом

Джоуля - Ленца дорівнює

Q=UIt