Эдс потенция напряжения характеристика определения

Электродвижущая сила. Внутреннее сопротивление источника тока

эдс потенция напряжения характеристика определения

Сторонние силы. Для поддержания постоянной разности потенциалов на концах проводника, а значит, и тока необходимо наличие сторонних сил неэлектрической природы, с помощью кото­рых происходит разделение электрических зарядов (рис. 3.18). Сторонними силами называются любые силы, действующие на электрически заряженные частицы в цепи, за исключением элект­ростатических (т. е. кулоновских).

Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внут­ри всех источников тока: в генераторах, на электростанциях, в галь­ванических элементах, аккумуляторах и т. д.

При замыкании цепи создается электрическое поле во всех про­водниках цепи. Внутри источника тока заряды движутся под дей­ствием сторонних сил против кулоновских сил (электроны движут­ся от положительно заряженного электрода к отрицательному), а во всей остальной цепи их приводит в движение электрическое поле (рис. 3.18).

В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных
частиц происходит превращение разных видов энергии в электричес- Рис. 3.18

кую. По типу преобразованной энергии различают следующие виды электродвижущей силы:

— электростатическая — в электрофорной машине, в которой происходит превращение ме­ханической энергии при трении в электрическую;

— термоэлектрическая — в термоэлементе — внутренняя энергия нагретого спая двух прово­лок, изготовленных из разных металлов, превращается в электрическую;

— фотоэлектрическая — в фотоэлементе. Здесь происходит превращение энергии света в элек­трическую: при освещении некоторых веществ, например, селена, оксида меди (I), кремния наблюдается потеря отрицательного электрического заряда;

— химическая — в гальванических элементах, аккумуляторах и др. источниках, в которых происходит превращение химической энергии в электрическую.

Электродвижущая сила (ЭДС) — характеристика источников тока. Понятие ЭДС было вве­дено Г. Омом в 1827 г. для цепей постоянного тока. В 1857 г. Кирхгофф определил ЭДС как работу сторонних сил при переносе единичного электрического заряда вдоль замкнутого кон­тура:

где £ — ЭДС источника тока, А ст — работа сторонних сил, q — количество перемещенного заряда.

Электродвижущую силу выражают в вольтах.

Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сто­ронних сил (работа по перемещению единичного заряда) не во всем контуре, а только на данном участке.

Источник: https://ibrain.kz/fizika/elektrodvizhushchaya-sila-vnutrennee-soprotivlenie-istochnika-toka

Чем отличается ЭДС от напряжения

Чем отличается ЭДС от напряжения

Чем отличается ЭДС (электродвижущая сила) от напряжения? Рассмотрим сразу на конкретном примере. Берем батарейку, на которой написано 1,5 вольт. Подключаем к ней вольтметр, как показано на рисунке 1, чтобы проверить, действительно ли батарейка исправна.

Рисунок 1

Вольтметр показывает 1,5 В. Значит, батарейка исправна. Подключаем ее к маленькой лампочке. Лампочка светится. Теперь параллельно лампочке подключаем вольтметр, чтобы проверить: действительно ли на лампочку приходится 1,5 В. Получается схема, показанная на рисунке 2.

Рисунок 2

И тут оказывается, что вольтметр показывает, например, 1 В. Куда потрачены 0,5 В (которые разность между 1,5 В и 1 В)?

Дело в том, что любой реальный источник питания имеет внутреннее сопротивление (обозначается буквой r).

Оно во многих случаях снижает характеристики источников питания, но изготовить источник питания вообще без внутреннего сопротивления невозможно.

Поэтому нашу батарейку можно представить как идеальный источник питания и резистор, сопротивление которого соответствует внутреннему сопротивлению батарейки (рисунок 3).

Рисунок 3

Так вот, ЭДС в данном примере – это 1,5 В, Напряжение источника питания – 1 В, а разница 0,5 В была рассеяна на внутреннем сопротивлении источника питания.

ЭДС – это максимальное количество вольт, которое источник питания может выдать в цепь. Это постоянная для исправного источника питания величина. А напряжение источника питания зависит от того, что к нему подключено. (Здесь мы говорим только о тех типах источников питания, которые изучаются в рамках школьной программы).

В нашем примере лампочка с сопротивлением R и резистор соединены последовательно, поэтому ток в цепи можно найти по формуле

И тогда напряжение на лампочке равно

Получается, чем больше сопротивление лампочки, тем больше вольт приходится на нее, и тем меньше вольт бесполезно теряется в батарейке. Это касается не только лампочки и батарейки, но и любой цепи, состоящей из источника питания и нагрузки.

Чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше разница между напряжением и ЭДС. Если сопротивление нагрузки очень большое, то напряжение практически равно ЭДС.

Сопротивление вольтметра всегда очень большое, поэтому в схеме на рисунке 1 он показал значение 1,5 В.

Пониманию смысла ЭДС мешает то, что в быту мы этот термин практически не употребляем. Мы говорим в магазине: «Дайте мне батарейку с напряжением 1,5 вольта», хотя правильно говорить: «Дайте мне батарейку с ЭДС 1,5 вольта». Но так уж повелось…

Похожая статья: чем отличается напряжение от потенциала.

Источник: http://repetitor-fm.by/lessons/elektrodinamika/chem-otlichaetsya-eds-ot-napryazheniya.html

Потенциальная диаграмма (на примере, в общем виде). Область применения

Внешняя характеристика источника постоянной ЭДС. Влияние внутреннего сопротивления источника на ее внешнюю характеристику.

и – устройства, которые разделяют заряды. Они преобразуют химическую, механическую и другие виды энергии в электрическую энергию.

и характеризуются величиной и направлением электродвижущей силы, а также величиной внутреннего сопротивления.

Электродвижущая сила обозначается следующим образом:,.

Сопротивление участка цепи обозначается следующим образом:,.

Разность потенциалов и напряжение обозначаются следующим образом:,.

Внешняя характеристика источника ЭДС показывает зависимость напряжения на концах источника (между его выводами) о тока, протекающем в источнике.

Чем больше внутреннее сопротивление, тем больше падение напряжения в источнике, и соответственно меньше итоговое напряжение. Приисточник ЭДС становиться идеальным и его

Работа источника постоянной ЭДС в качестве генератора и аккумулятора. Обобщенный закон Ома.

Определение источника ЭДС в качестве генератора или аккумулятора происходит по следующей схеме.

Если при обходе контура в положительном направлении тока положительное направление ЭДС совпадает с движением тока (т.е.

то входил в «минус» клеймо, а выходит в «плюс»), то источник ЭДС работает в режиме генератора. Если направление ЭДС и тока не совпадают, то источник работает в режиме аккумулятора.

Обобщенный закон Ома для любой ветви с источником ЭДС (но без источника тока) с суммарным сопротивлениеми ЭДСзаписывается как

Режимы работы электрических цепей. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления из опытов холостого хода (XX) и короткого замыкания (КЗ).

Режим работы электрической цепи определяется изменениями параметров пассивного двухполюсника (т.е. только группы приемников, при отсутствии источников), в общем случае величиной сопротивления нагрузки. При анализе электрической цепи рассматривают следующие режимы работы: холостого хода, номинальный, короткого замыкания и согласованный.

Работа активного двухполюсника (источника тока с внутренним сопротивлением) под нагрузкойопределяется его вольт-амперной (внешней) характеристикой, уравнение которой запишется в виде

Эта вольт-амперная характеристика строится по двум точкам, соответствующим режимам холостого хода и короткого замыкания.

Режим холостого хода. В этом режимеотключается от источника питания. В этом случае ток в нагрузке становится равным нулю, и как следует из соотношения напряжение на зажимахстановится равным ЭДСи называется напряжением холостого хода

Режим короткого замыкания. В этом режиме ключ SA в схеме электрической цепи замкнут, а сопротивление. В этом случае напряжениена зажимахстановится равным нулю, т.к., а уравнение вольт-амперной характеристики можно записать в виде.

Внимание!

Значение тока короткого замыканиясоответствует точке 2 на вольт-амперной характеристике

Анализ этих двух режимов показывает, что при расчете электрических цепей параметры активного двухполюсникаимогут быть определены по результатам режимов холостого хода и короткого замыкания:,

Номинальный режим источника характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводом.

Согласованный режим – это режим, при котором источник отдает в приемник максимальную мощность. Для достижения данного режима работы источника необходимо подобрать величину сопротивления приемника равным сопротивлению источника.

Потенциальная диаграмма (на примере, в общем виде). Область применения

Потенциальная диаграмма – график распределения потенциала вдоль участка цепи или замкнутого контура. По оси абсцисс откладывают величины сопротивлений, суммируя их. По оси ординат откладывают потенциалы точек цепи. Потенциал какой-нибудь одной точки можно принять за ноль и относительно него определять потенциалы других точек цепи.

Потенциальная диаграмма графически иллюстрирует распределение потенциала вдоль замкнутого контура цепи. На диаграмме можно определить нужное напряжение как разность потенциалов, оценить наибольшее напряжение.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s25036t1.html

Электрическое напряжение или разность потенциалов

Электрическое напряжение или разность потенциалов

Под напряжением понимают разность потенциалов между точками участка электрической цепи. 

Напряжение – это энергия, которая затрачивается на перемещение единичного положительного зарядаиз точки a в точку b. Это скалярная физическая величина. Единица измерения — Вольт (В).

Другое определение понятия «напряжение» — это энергия, которую заряд тратит в потребителе, численно равная разности потенциалов на зажимах потребителя.

Считается, что электрический ток всегда течёт от более высокого потенциала к более низкому. Следовательно, на участке ((φа >φb) величина падения напряжения (IR) или (φа=φb +IR), откуда (φа-φb=Uab=IR)). Данная выкладка соответствует участку без источника ЭДС. Напряжение чаще всего называют падением напряжения. Его направление совпадает с направление протекания тока.

С учетом ЭДС напряжение Uac равно φa-φc. Выражая φb через φс получаем:

φb= φс-E,

φa =φb+IR= φc-E+IR,

откуда Uab= φa- φc=IR-E.

В случае изменения напряжения, ЭДС

φb= φс+E;

φa= φb+IR= φc+E+IR;

откуда φa- φc=IR+E=Uac (Bольт).

По выбранному направлению тока Uca= φc- φa= -Uac= -( φa-φc)= φc- φa.

Следовательно, изменение чередования индексов равносильно изменению знака.

В общем случае Uac=Σ(IkRk)+ΣEk, где со знаком плюс в первую сумму входят IR, совпадающие с выбранным направлением. С минусом, если не совпадают.

Во вторую сумму ЭДС входят с минусом, если их направление совпадает с выбранным направлением, а с плюсом наоборот.

Источник: https://www.kurstoe.ru/osnovnie-svedeniya/osnovnie-opredeleniya/napryazhenie.html

Эдс и напряжение в электрической цепи

электрической энергии осуществляет направленное перемещение электрических зарядов по всей замкнутой цепи (рис. 1.3.).

Энергия W, которую затрачивает или может затратить источник на перемещение единицы положительного заряда по всей замкнутой цепи, характеризует электродвижущую силу источника Е (ЭДС):

Из определения следует, что ЭДС является энергетической характеристикой источника тока, а не силовой, как можно было бы решить по названию «электродвижущая сила». Единицей измерения ЭДС является вольт:

(вольт).

Энергия, затраченная на перемещение единицы положительного заряда на каком-либо участке замкнутой цепи, характеризует напряжение или падение напряжения на этом участке (внутреннем или внешнем):

Для замкнутой электрической цепи условие равновесия напряжений

(1.3)

Таким образом, ЭДС источника (Е) можно рассматривать как сумму падений напряжения на внутреннем (U0) и на внешнем (U) участках замкнутой цепи (рис. 2.3).

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка электрической цепи устанавливает зависимость между током, напряжением и сопротивлением на этом участке цепи.

Направленное перемещение электрических зарядов в проводнике (т. е. электрический ток I) происходит под действием сил однородного электрического поля (рис. 2.4). Напряженность поля определяется из выражения

где- напряжение на участке проводника длиной l. Плотность тока в проводнике пропорциональна напряженности однородного электрического поля, силы которого направленно перемещают в нем заряды:

(1.4)

где γ — коэффициент пропорциональности, называемый удельной проводимостью, характеризующий способность проводника проводить электрический ток.

Подставив в выражение (2.4) величину напряженности однородного электрического поля, силы которого перемещают заряды в проводнике, получим

или

где- электрическое сопротивление участка проводника (RAB) длинной l,

Тогда(1.5)

Это и есть математическое выражение закона Ома для участка АВ электрической цепи.

Важно!

Таким образом, ток на участке электрической цепи пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению этого участка.

Закон Ома для участка цепи позволяет определить напряжение данном участке

(1.6)

а также вычислить сопротивление участка электрической цепи

(1.7)

Выражения (1.6) и (1.7) являются арифметическими следствиями закона Ома, которые широко применяются для расчета электрических цепей.

Электрическое сопротивление

Как уже говорилось, обозначается электрическое сопротивление буквой R. Единицей измерения сопротивления является Ом:

[R]= Ом.

Электрическое сопротивление проводника — это противодействие, которое атомы или молекулы проводника оказывают направленному перемещению зарядов.

Сопротивление R зависит от длины проводника l, площади поперечного сечения S и материала проводника ρ:

(1.8)

где- удельное сопротивление проводника, зависящее от свойства материала проводника.

Удельное сопротивление (ρ) — это сопротивление проводника данного материала длиной 1 м площадью поперечного сечения 1 мм2 при температуре 20 °С. Величина удельного сопротивления некоторых проводников приведена в Приложении 4.

Единицей измерения удельного сопротивления является

,

поскольку

Однако на практике сечение проводников выражают в мм2. Поэтому.

Удельное сопротивление проводника определяет область его применения. Так, например, для соединения источника с потребителем применяются металлические провода с малым удельным сопротивлением — алюминий, медь. Для обмоток реостатов нагревательных приборов применяются сплавы с большим удельным сопротивлением — нихром, фехраль (при этом уменьшается длина проводника).

Величину, обратную сопротивлению, называют проводимостью

Единицей проводимости является сименс

[g] = См (сименс)

Элементы электрической цепи, характеризующиеся сопротивлением R, называют резистивными, а промышленные изделия, предназначенные для выполнения роли сопротивления электрическому току, называются резисторами. Резисторы бывают регулируемые и нерегулируемые, проволочные и непроволочные, пленочные, композиционные и др.

Сопротивление проводников зависит от их температуры.

Сопротивление проводника при любой температуре (с достаточной степенью точности при изменении температуры в пределах 0÷100 °С) можно определить выражением

(1.9)

где R2 — сопротивление проводника при конечной температуре t2; R1 — сопротивление проводника при начальной температуре t1; α — температурный коэффициент сопротивления.

Температурный коэффициент сопротивления определяет относительное изменение сопротивления проводника при изменении его температуры на 1 oC. Единицей измерения температурного коэффициента сопротивления является

Совет!

Для различных проводников температурный коэффициент сопротивления имеет различные значения (Приложение 4).

Для металлических проводников (Приложение 4) температурный коэффициент сопротивления α положителен, т. е. с ростом температуры сопротивление металлических проводников увеличивается (2.9).

Объясняется это тем, что при нагревании увеличивается подвижность атомов и молекул металла, а следовательно, и число столкновений с ними электрических зарядов увеличивается. Таким образом, возрастает противодействие направленному перемещению этих зарядов, т.

е. увеличивается сопротивление металлического проводника.

Для проводников второго рода (электролитов) и угля температурный коэффициент сопротивления α отрицателен, т. е. с ростом температуры их сопротивление уменьшается (2.9).

Объясняется это тем, что с повышением температуры ослабляются связи между положительно и отрицательно заряженными частицами, что приводит к усилению ионизации, обуславливающей электропроводность, т. е. уменьшается сопротивление электролитов и угля.

Для большинства электролитов α = -0,02 °С-1, а для угля α = — 0,005 °С-1.

Источник: https://cyberpedia.su/9x9e97.html

Направления токов, напряжений и эдс единицы их измерения

Направления токов, напряжений и эдс единицы их измерения

Для проведения расчета и анализа электрических цепей крайне важно знать не только значения заданных ЭДС, напряжений или токов, но и их направления, так как последние определяют знаки слагаемых в расчетных выражениях. В связи с этим следует напомнить о направлениях токов, напряжений и ЭДС, принятых в физике.

За направление тока принимают направление движения положительных зарядов.

За направление напряжения между какими-либо точками электрической цепи принимают напревление, в котором перемещались бы положительные заряды между этими точками под действием сил электрического поля, т. е. от большего потенциала к меньшему.

За направление ЭДС между выводами источника или активного приемника принимают направление, в котором перемещались бы положительные заряды под действием сил стороннего поля, т. е. от меньшего потенциала к большему.

Так, в электрической цепи рис. 1.1, а потенциал точки а больше потенциала точки b (φа > φb), в связи с этим напряжение направлено от точки а к точке b, а ЭДС Е — от точки b к точке а.

На участке атb, содержащем пассивные элементы, положительные заряды перемещаются под действием сил электрического поля от большего потенциала к меньшему; направления напряжения и тока на этом участке совпадают.

На участке bпа, содержащем источник электрической энергии, положительные заряды перемещаются под действием ЭДС от меньшего потенциала к большему, направление тока на таком участке совпадает с направлением ЭДС и противоположно направлению напряжения.

Для удобства дальнейшего изложения будем называть указанные выше направления действительными направлениями.

Расчет и анализ любых электрических цепей должна быть произведен с помощью базовых законов электрических цепей: закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа. Указанные законы используются также для обоснования различных методов, упрощающих расчет и анализ цепей.

Внимание!

Запись выражении по законам Ома и Кирхгофа, различных методов расчета и анализа, а также расчетных формул производится с учетом определœенных направлений как заданных величин (к примеру, ЭДС, напряжений или токов), так и величин, подлежащих определœению.

При расчете и анализе электрических цепей направления заданных и искомых величин указывают на схемах стрелками, считают их положительными (Е > 0, U > 0 и I > 0) и в связи с этим называют положительными направлениями.

За положительные направления заданных и искомых величин при постоянном токе принимают их действительные направления. В случае если они не очевидны, можно задаться положительными направлениями произвольно, так как от выбора тех или иных положительных направлений зависят лишь знаки искомых величин, а не их значения.

В качестве положительных направлений величин, изменяющих свои действительные направления с течением времени, к примеру при расчете или анализе цепей переменного тока, задают одно из двух возможных их направлений, с учетом которого и производят расчет.

В случае если в результате расчета или анализа какая-либо из искомых величин оказывается положительной, это означает, что она направлена в действительности так, как показано на схеме стрелкой; отрицательное значение искомой величины указывает на ее противоположное направление. Сказанное относится и к величинам, действительные направления которых с течением времени изменяются.

В книге используется Международная система единиц (СИ), в которой основной единицей ЭДС, напряжения и потенциала является 1 вольт (1 В). Кроме единицы 1 вольт в практике используется единица 1 киловольт (1 кВ = 103 В) и 1 милливольт (1 мВ = 10-3 В).

Основной единицей тока является 1 ампер (1 А). Для тока используются также единицы 1 миллиампер (1 мА = 10-3 А) и 1 микроампер (1 мкА = 10-6 А).

Источник: http://referatwork.ru/category/matematika/view/157496_napravleniya_tokov_napryazheniy_i_eds_edinicy_ih_izmereniya

Электродвижущая сила

Электродвижущая сила

В физике такое понятие, как электродвижущая сила (сокращенно – ЭДС) используется в качестве основной энергетической характеристики источников тока.

Электродвижущая сила ( ЭДС )

Электродвижущая сила (ЭДС) – способность источника энергии создавать и поддерживать на зажимах разность потенциалов.

ЭДС – измеряется в Вольтах

E = 1в

Напряжение на зажимах источника всегда меньше ЭДС на величину падения напряжения.

Электродвижущая сила

E = UR0 + URH

URH = E – UR0

URH – напряжение на зажимах источника. Измеряется при замкнутой внешней цепи.

Е–ЭДС – измеряется на заводе изготовителе.

Электродвижущая сила (ЭДС) представляет собой физическую величину, которая равна частному от деления той работы, которая при перемещении электрического заряда совершается сторонними силами в условиях замкнутой цепи, к самому этому заряду.

Следует заметить, что электродвижущая сила в источнике тока возникает и при отсутствии самого тока, то есть тогда, когда цепь является разомкнутой. Такую ситуацию принято именовать «холостым ходом», а сама величина ЭДС при ней равняется разнице тех потенциалов, которые имеются на зажимах источника тока.

Химическая электродвижущая сила

Химическая электродвижущая сила наличествует в аккумуляторах, гальванических батареях при протекании коррозионных процессов. В зависимости от того, на каком именно принципе построена работа того или иного источника питания, они именуются либо аккумуляторами, либо гальваническими элементами.

Одной из основных отличительных характеристик гальванических элементов является то, что эти источники тока являются, так сказать, одноразовыми.

При их функционировании те активные вещества, благодаря которым выделяется электрическая энергия, в результате протекания химических реакций распадаются практически полностью.

Именно поэтому если гальванический элемент разряжен полностью, то в качестве источника тока использовать его далее невозможно.

В отличие от гальванических элементов аккумуляторы предполагают многократное использование. Это возможно потому, что те химические реакции, которые в них протекают, имеют обратимый характер.

Электромагнитная электродвижущая сила

Электромагнитная ЭДС возникает при функционировании таких устройств, как динамо-машины, электродвигатели, дроссели, трансформаторы и т.п.

Суть ее состоит в следующем: при помещении проводников в магнитное поле и их перемещении в нем таким образом, чтобы происходило пересечение магнитных силовых линий, происходит наведение ЭДС. Если цепь замкнута, то в ней возникает электрический ток.

В физике описанное выше явление называется электромагнитной индукцией. Электродвижущую силу, которая при этом индуктируется, именуют ЭДС индукции.

Следует заметить, что наведение ЭДС индукции происходит не только в тех случаях, когда в магнитном поле проводник перемещается, но и тогда, когда он остается неподвижным, но при этом осуществляется изменение величины самого магнитного поля.

Фотоэлектрическая электродвижущая сила

Эта разновидность электродвижущей силы возникает тогда, когда наличествует или внешний, или внутренний фотоэффект.

В физике под фотоэффектом (фотоэлектрическим эффектом) подразумевается та группа явлений, которая возникает тогда, когда на вещество воздействует свет, и при этом в нем происходит эмиссия электронов. Это называют внешним фотоэффектом. Если же при этом появляется электродвижущая сила или изменяется электропроводимость вещества, то говорят о внутреннем фотоэффекте.

Сейчас и внешний, и внутренний фотоэффекты очень широко используются для проектирования и производства огромного количества таких приемников светового излучения, которые преобразуют световые сигналы в электрические.

Все эти устройства называются фотоэлементами и используются как в технике, так и при проведении разнообразных научных исследований.

В частности, именно фотоэлементы используются для того, чтобы производить наиболее объективные оптические измерения.

Электростатическая движущая сила

Что касается этого типа электродвижущей силы, то она, к примеру, возникает при механическом трении, возникающем в электрофорных агрегатах (специальных лабораторных демонстрационных и вспомогательных приборах), она же имеет место быть и в грозовых облаках.

Генераторы Вимшурста (это еще одно название электрофорных машин) для своего функционирования используют такое явление, как электростатическая индукция. При их работе электрические заряды накапливаются на полюсах, в лейденских банках, причем разность потенциалов может достигать очень солидных величин (до нескольких сотен тысяч вольт).

Природа статического электричества заключается в том, что оно возникает тогда, когда из-за потери или приобретения электронов нарушается внутримолекулярное или внутриатомное равновесие.

Пьезоэлектрическая электродвижущая сила

Эта разновидность электродвижущей силы возникает тогда, когда происходит или сдавливание, или растяжение веществ, называемых пьезоэлектриками. Они широко используются в таких конструкциях, как пьезодатчики, кварцевых генераторах, гидрофонах и некоторых другиех.

Именно пьезоэлектрический эффект положен в основу работы пьезоэлектрических датчиков. Сами они относятся к датчикам так называемого генераторного типа. В них входной величиной является прилагаемая сила, а выходной – количество электричества.

Важно!

Что касается таких устройств, как гидрофоны, то в основу их функционирования заложен принцип так называемого прямого пьезоэлектрического эффекта, который имеют пьезокерамические материалы. Суть его состоит в том, что если на поверхность этих материалов оказывается звуковое давление, то на их электродах возникает разность потенциалов. При этом она пропорциональна величине звукового давления.

Одной из основных сфер применения пьезоэлектрических материалов является производство кварцевых генераторов, имеющих в своей конструкции кварцевые резонаторы. Предназначены такие устройства для того, чтобы получать колебания строго фиксированной частоты, которые стабильны как по времени, так и при изменении температуры, а также имеют совсем невысокий уровень фазовых шумов.

Термоионная электродвижущая сила

Эта разновидность электродвижущей силы возникает тогда, когда с поверхности разогретых электродов происходит термоэмиссия заряженных частиц. Термоионная эмиссия на практике применяется достаточно широко, например, на ней основана работа практически всех радиоламп.

Термоэлектрическая электродвижущая сила

Эта разновидность ЭДС возникает тогда, когда на различных концах разнородных проводников или же просто на различных участках цепи температура распределяется очень неоднородно.

Термоэлектрическая электродвижущая сила используется в таких устройствах, как пирометры, термопары и холодильные машины.

Датчики, работа которых основана на этом явлении, называются термоэлектрическими, и являются, по сути дела, термопарами, состоящими из спаянных между собой электродов, изготовленных из разных металлов.

Когда эти элементы или нагреваются, или охлаждаются, между ними возникает ЭДС, которая по своей величине пропорциональна изменению температуры.

Источник: http://selectelement.ru/basic-concepts/electromotive-force.php

и тока. Сторонние силы. Понятия ЭДС, напряжения и падения напряжения. Контактная разность потенциалов. ТермоЭДС

Если в проводнике создать электрическое поле и не принять мер для его поддержания, то перемещение носителей тока приведет очень быстро к тому, что потенциалы всех точек цепи выравниваются и поле внутри проводника исчезнет а ток прекратится.

Для того чтобы поддерживать ток достаточно длительное время, нужно от конца проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить приносимые сюда заряды, а к концу с большим потенциалом непрерывно их подводить, т.е.

необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет сил не электростатического происхождения.

Устройства, способные создавать и поддерживать разность потенциалов за счет сил не электростатического происхождения называются источниками тока. Силы не электростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источников тока называются сторонними силами.

Совет!

Количественной характеристикой сторонних сил является поле сторонних сил и его напряженность, которая определяется сторонней силой, действующей на единичный положительный заряд.

Сторонние силы можно охарактеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по цепи зарядами.

Физическая величина, равная работе сторонних сил над единичным положительным зарядом называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи или на её участке:. Эта работа совершается за счет энергии, затрачиваемой в источнике тока.

Работа сторонних сил по перемещению заряда на замкнутом участке цепи равна:

.

Отсюда ЭДС, действующая в замкнутой цепи – это циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил.Следовательно, для поля сторонних сил циркуляция его напряженности по замкнутому контуру не равна нулю.Поэтому поле сторонних сил –непотенциально.

Если на заряд кроме сторонних сил, действуют силы электростатического поля, то результирующая сила, действующая в каждой точке цепи на заряд равна:. Тогда работа, совершаемая этой силой на участке цепи 1→2, определяется выражением:.

Величина, численно равная работе, совершаемой электрическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется падением напряжения или просто напряжением на данном участке цепи(Контактная разность потенциалов), т.е..

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным, и напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов

Мощность тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.

В случае, когда проводник неподвижен,а эл.ток постоянен и химически превращений в нем не совершается, работа сторонних сил затрачивается на увеличение внутренней энергии проводника, в результате чего проводник нагревается. Принято говорить, что при протекании тока в проводнике выделяется тепло

Q = UIt.     Количество теплоты, выделяемой током в проводнике, пропорционально силе тока, времени его прохождения и падению напряжения.

Заменив в соответствии с законом Ома U через RI, получим формулу Q = RI2t.(38.1) Соотношение (38.

1) было установлено экспериментально Джоулем и, независимо от него, Ленцем и носит название закона Джоуля — Ленца.

Если сила тока изменяется со временем, то количество тепла, выделяющееся за время t, вычисляется по формуле Q =RI2dt. (38.2)

Удельная мощность тока Рудчисленно равна кол-ву теплоты,выделившейся за 1с в ед. объёма пр-ка:

Руд= dQ/(dV*dt). Руд=Q, V=1м2, t=1с

От формулы (38.1), определяющей тепло, выделяющееся во всем проводнике, можно перейти к выражению, характеризующему выделение тепла в различных местах проводника. Выделим в проводнике элементарный объем в виде цилиндра. Согласно закону Джоуля — Ленца за время dt в этом объеме выделится теплоdQ = RI2dt = ρdl(jdS)2dt / dS = ρj2dVdt (38.3)

(dV = dS dl — величина элементарного объема).

Внимание!

Разделив выражение (38.3) на dV и dt, найдем количество тепла, выделяющееся в единице объема в единицу времени:Qуд = ρj2.или Руд= j*Е (38.4)( j— плотность тока прводимости)

По аналогии с наименованием величины (37.3), величину Qуд можно назвать удельной тепловой мощностью тока. Формула (38.4) представляет собой дифференциальную форму закона Джоуля — Ленца.

Ее можно получить из соотношения Pуд = j(Eкул + Eстор*),заменив которое через j / σ = ρj, придем к выражениюPуд = ρj2, которое совпадает с (38.4).

Eкул—напр-ть поля кулоновских сил; Eстор—напр-ть поля сторонних сил.

[Q]=Дж; [Pуд]=Вт/м3

Источник: https://studopedia.net/5_26651_istochniki-toka-storonnie-sili-ponyatiya-eds-napryazheniya-i-padeniya-napryazheniya-kontaktnaya-raznost-potentsialov-termoeds.html

НАПРЯЖЕНИЕ. РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Характеристики электрического тока

Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов.

За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов.

Условия возникновения и существования

электрического тока:

1) наличие в данной среде свободных носителей тока — заряженных частиц, которые могли бы в ней упорядочение перемещаться (электронов, ионов);

2) существование в данной среде внешнего электрического поля, энергия которого должна расходоваться на упорядоченное перемещение электрических зарядов.

СИЛА ТОКА

Скалярная характеристика электрического т ока.

Силой тока называется скалярная физическая величина численно равная величине заряда, переносимого через рассматриваемую поверхность в единицу времени

где- время, за которое через поверхность переносится заряд.

Постоянныйэлектрический ток — если сила тока и его направление не изменяются с течением времени

В СИ: .

ПЛОТНОСТЬ ТОКА

Векторная характеристика электрического тока.

Распределение силы тока по поверхности определяется плотностью тока.

Модуль вектора плотности тока численно равен силе тока I,проходящегочерез единицу площадипоперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока.

За направление вектора плотности тока j принимается направление вектора скорости упорядоченного движения положительных носителей.

Для постоянного токапо всему поперечному сечению S однородного проводника

В СИ:

Если в единице объёма содержитсяносителей тока и каждый носитель имеет элементарный заряд.

— средняя скорость, которую приобретают носители тока под действием поля

Тогда за времячерез поперечное сечение Sпройдёт n носителей тока, которые перенесут заряд.

Сила тока

Плотность тока

Характеристики электрической цепи

СТОРОННИЕ СИЛЫ

Источник: https://pdnr.ru/a15300.html

Может понравиться...