Тема 2. Постоянный электрический ток

Литература: [1], §31, §33-38, §80-87; [2], §53, §57, §59, §65-67, 69, 70, §171-175, §189; примеры решения задач: [5], стр. 231, примеры 3.86 – 3.106.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы характеристики постоянного тока?

2. Сформулируйте закон Ома для участка цепи и для замкнутой цепи.

3. Чему равно общее сопротивление при последовательном
и параллельном соединении проводников?

4. Что такое электродвижущая сила источника тока?

5. Чему равна работа и мощность тока? Сформулируйте закон
Джоуля-Ленца.

6. Сформулируйте правила Кирхгофа для разветвленных цепей.

7. Чем обусловлен электрический ток в газах?

8. Какие известны виды самостоятельных разрядов в газах?

9. Сформулируйте законы Фарадея для электролиза.

Студент должен знать и уметь пользоваться следующими основными определениями и соотношениями.

К основным характеристикам постоянного тока относятся сила тока
I = , для постоянного тока I = , и плотность тока j = .

Закон Ома для однородного участка цепи:

I = ,

где R – сопротивление проводника.

Для неоднородного участка цепи:

I = .

Для замкнутой цепи:

I = ,

где Е – ЭДС источника тока, r – внутреннее сопротивление источника тока.

Общее сопротивление при последовательном соединении проводников;

R = R ₁+ R ₂+ … + R _n.

При параллельном соединении проводников:

Работа тока равна:

А = UIt = I ² Rt = .

Мощность тока определяется по одной из следующих формул:

Р = А / t = UI = I ² R = .

Согласно закону Джоуля-Ленца:

Q = А = I ² Rt = ,

где Q – количество теплоты, выделяющееся в проводнике.

По первому правилу Кирхгофа алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

.

По второму правилу Кирхгофа, для любого замкнутого контура сумма всех падений напряжения равна сумме всех электродвижущих сил в этом контуре:

.

Согласно объединенному закону Фарадея для электролиза:

m = , где z – валентность вещества, F – постоянная Фарадея, M – молярная масса вещества.

Носителями тока в газах являются положительные и отрицательные ионы и свободные электроны. Типами самостоятельного разряда в газах являются тлеющий разряд, искровой разряд, коронный разряд и дуговой разряд.