Контрольные вопросы первого уровня

1. Что называется электрическим током, каковы условия существования? Что называется силой тока, в чем измеряется?

2. Что называется плотностью тока, как она связана с концентрацией электронов? В чем измеряется?

3. Что называется разностью потенциалов, напряжением? Что называется сторонними силами? Какова их природа? Что называется ЭДС? В чем измеряется?

4. Что такое сопротивление, как зависит от геометрических размеров проводника и температуры?

5. Сформулируйте закон Ома для однородного участка в дифференциальной и интегральной формах.

6. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.

7. Чему равна работа работа и мощность тока?

8. Запишите закон Ома для замкнутой цепи.

9. Сформулировать первое правило Кирхгофа. Каковы знаки токов?

10. Сформулируйте второе правило Кирхгофа. Каковы знаки токов?

Методические указания по решению задач

Задачи, решение которых позволяет научиться применять основные законы постоянного тока, можно разделить на:

задачи на вычисление сопротивлений, токов или напряжений на каком-либо участке цепи;

задачи на расчет мощности и теплового действия тока.

При решении задач на определение силы тока, напряжения или сопротивления на каком-либо участке цепи надо:

а) начертить схему и указать на ней все элементы цепи: источники тока, резисторы и конденсаторы;

б) установить, какие элементы цепи включены последовательно, какие — параллельно;

в) расставить токи и напряжения на каждом участке цепи и записать для каждой точки ветвления уравнения токов и уравнения, связывающие напряжения на участках цепи;

г) используя закон Ома для напряжения на участке, содержащем ЭДС, установить связь между токами и напряжениями (ЭДС).

В результате получится система уравнений, полностью отражающая условия задачи и позволяющая определить искомую величину.

В разветвленных электрических цепях удобно пользоваться правилами Кирхгофа.

В задачах на нахождение работы и мощности тока особое внимание следует обратить на выбор исходной формулы мощности. Необходимо установить, идет ли речь о мощности, выделяемой на участке цепи, или о мощности, развиваемой источником. Правильный выбор исходных формул позволяет достаточно быстро найти решение задачи.

В задачах на тепловое действие тока. основным расчетным соотношением является закон Джоуля — Ленца.

Цель: научиться применять основные законы постоянного тока.

Основные формулы

Сила тока численно равна количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени:

Плотность электрического тока

где S – площадь поперечного сечения проводника.

Ток, текущий по участку однородного проводника, подчиняется закону Ома

где U – разность потенциалов на концах участка, R – сопротивление этого участка.

Сопротивление проводника

где ρ – удельное сопротивление, l – длина, S – площадь поперечного сечения проводника.

Удельное сопротивление металлов зависит от температуры:

где ρ₀ – удельное сопротивление при t₀=0 C, α –температурный коэффициент сопротивления.

Для замкнутой цепи закон Ома имеет вид

где - ЭДС генератора, R – внешнее сопротивление, r – внутреннее сопротивление генератора.

Для разветвленной цепи имеют место два закона Кирхгофа:

первый закон Кирхгофа – алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

второй закон Кирхгофа – в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений потенциала на отдельных участках цепи равна алгебраической сумме ЭДС, встречающихся в этом контуре:

Работа электрического тока на участке цепи определяется формулой

Полная мощность, выделяемая в цепи,