12) Закон Ома для замкнутой (полной) цепи, сторонние силы, эдс.
В замкнутой
цепи, расположенной в потенциальном
электрическом поле , ток течь не может
т.к. электрические потенциальные силы
не могут совершать работу по замкнутому
контуру (см. 9)). Здесь для поддержания
тока нужны какие-то отличные от потенц
иальных (сторонние)
силы, способные совершать работу , по
перемещению зарядов по замкнутому
контуру. Наличие таких сил изображают
на схемах значками (рис14 внизу),
Рис.14
где стрелка в кружке совпадает по направлению со сторонними силами, а на значке из отрезков линий они направлены от толстой короткой (- минус) линии к длинной тонкой (+ плюс). Характеристикой сторонних сил является «электродвижущая сила», сокращенно «ЭДС». Эта величина похожа на напряжение U, но не имеет отношения к силе, как мере взаимодействия:
(10),
где
– работа сторонних сил по перемещению
пробного заряда q
к величине заряда. Закон Ома в замкнутой
цепи имеет вид :
(11),
где R равно сумме сопротивлений в замкнутой цепи R= Rн + r, где r – внутреннее сопротивление источника сторонних сил, а Rн – сопротивление нагрузки (части цепи вне источника).
ЭДС e , как и напряжение U, измеряется в вольтах (1В=1Дж/Кл) и задается похожей на (5) формулой (9), характеризует другие (сторонние – отличные от потенциальных электрических) силы .
13 ) При измерении силы тока в цепи амперметр включают последовательно (в разрыв сети), а при измерении напряжения на элементе цепи вольтметр подключают параллельно этому элементу. Для того, чтобы включение приборов не влияло на процессы в цепи желательно, чтобы амперметры А имели малое собственное сопротивление ( в идеале – нулевое ), а вольтметры В – большое ( в идеале бесконечное ) сопротивление (см. рисунок).
Рис.15
1
3)
Магнитное поле -
порождается движущимися зарядами
(токами) и изменяющимися электрическими
полями. Оба варианта полей вихревые
Рис. 16
(непотенциальные),
но для их характеристики с помощью
соотношений (12) и (13) можно ввести похожую
на напряженность электрического поля
силовую характеристику - «индукцию
»
и нарисовать магнитные линии . Их обычно
не называют силовыми , как в электричестве,
т.к. к магнитным линиям касательны
вектора индукции
,
а не вектора напряженности и электрической
силы .
----------------------------------------------------------------------------------------------------
14) Сила, действующая на движущийся заряд и то (силы Лоренца и Ампера)
Направление и
величина магнитной силы действующей
на точечный заряд q
, движущийся со скорость
задается (сила Лоренца), формулой:
(12),
где скобки []
означают «векторное произведение» -
вектор длиной
,
где
угол между векторами
,
направленный
нормально (перпендикулярно) к векторам
,
так , что из его
конца для совмещения векторов
первый надо поворачивать ко второму
против часовой стрелки. Для отрезка
прямого проводника длиной l
по которому протекает ток силой I
, магнитная сила (сила Ампера), задается
формулой:
(13).
Эта сила фактически является суммой сил Лоренца, действующих на все носители заряда, движение которых и является электрическим током.
Физики сделали процедуру определения направления сил Лоренца и силы Ампера для проводника с током) наглядной , сформулировав знакомое Вам со школы правило левой руки (см. рис. 17).
Величину B
можно найти из формул (12) или (13) , если
учесть, что максимальные величины
магнитных сил будут при
т.е. при
,