Idag är det svårt för oss att föreställa oss hur människor kunde klara sig utan el tidigare. Nuförtiden har elektricitet blivit en del av våra liv. Många elektriska apparater som gör våra liv bekväma är anslutna till hemmets elnät.
Vi kan inte se elektronernas rörelse i en ledare, men deras ordnade rörelse framträder mycket tydligt.
- Ledaren genom vilken elektrisk ström passerar värms upp. Detta fenomen används i uppvärmningsanordningar, glödlampor och elektriska spisar.
- Elektrolyter är bra ledare av elektrisk ström. När ström passerar genom dem värms elektrolyten inte bara upp, utan också ett ämne frigörs på elektroderna.
- Låt oss försöka föra en magnetisk nål till en ledare som bär ström, och vi kommer att se hur den avviker från sin ursprungliga position.
Det faktum att en elektrisk ström flyter i en ledare kan bedömas utifrån dess termiska (1), kemiska (2) eller magnetiska (3) effekt.
Elektrisk ström är den ordnade (riktade) rörelsen av laddade partiklar.
Sådana laddade partiklar i metaller är fria elektroner som har lämnat atomernas yttre skal. Fria elektroner, som molekyler av en ideal gas, rör sig slumpmässigt mellan atomer och joner som finns vid noderna i kristallgittret.
För att en elektrisk ström ska uppstå i en ledare är det nödvändigt att skapa ett elektriskt fält i den, som stöds av elektriska strömkällor.
Således, för att det finns ström i en ledare, är följande villkor nödvändiga:
1. Förekomsten av fria elektroner.
2. Ett konstant bibehållet elektriskt fält i en ledare.
För existensen av en konstant elektrisk ström är närvaron av fria laddade partiklar och närvaron av en strömkälla nödvändiga. där alla typer av energi omvandlas till energin i ett elektriskt fält.
Nuvarande källa - en anordning i vilken vilken typ av energi som helst omvandlas till energin i ett elektriskt fält. I en strömkälla verkar externa krafter på laddade partiklar i en sluten krets. Orsakerna till förekomsten av yttre krafter i olika strömkällor är olika. Till exempel i batterier och galvaniska celler uppstår yttre krafter på grund av förekomsten av kemiska reaktioner, i kraftverksgeneratorer uppstår de när en ledare rör sig i ett magnetfält, i fotoceller - när ljus verkar på elektroner i metaller och halvledare.
Strömkällans elektromotoriska kraft är förhållandet mellan externa krafters arbete och mängden positiv laddning som överförs från strömkällans negativa pol till den positiva.
Grundläggande koncept.
Aktuell styrka - en skalär fysikalisk kvantitet lika med förhållandet mellan laddningen som passerar genom ledaren och tiden under vilken denna laddning passerade.
Var jag - nuvarande styrka, q - mängd laddning (mängd el), t - ladda transporttid.
Strömtäthet - vektorfysisk kvantitet lika med förhållandet mellan strömstyrkan och ledarens tvärsnittsarea.
Var j -strömtäthet, S - ledarens tvärsnittsarea.
Strömdensitetsvektorns riktning sammanfaller med rörelseriktningen för positivt laddade partiklar.
Spänning - en skalär fysisk kvantitet lika med förhållandet mellan Coulombs totala arbete och yttre krafter när en positiv laddning flyttas i ett område till värdet av denna laddning.
Var A - fullt arbete av externa och Coulomb-krafter, q - elektrisk laddning.
Elektrisk resistans - en fysisk storhet som kännetecknar de elektriska egenskaperna hos en del av en krets.
Var ρ - specifikt motstånd hos ledaren, l - längden på ledarsektionen, S - ledarens tvärsnittsarea.
Ledningsförmåga kallas motståndets ömsesidiga
Var G - ledningsförmåga.
Ohms lagar.
Ohms lag för en homogen del av en kedja.
Strömstyrkan i en homogen sektion av kretsen är direkt proportionell mot spänningen vid sektionens konstanta motstånd och omvänt proportionell mot sektionens resistans vid konstant spänning.
Var U - spänningar i området, R - områdets motstånd.
Ohms lag för en godtycklig sektion av en krets som innehåller en likströmskälla.
Var φ 1 - φ 2 + ε = U spänning vid en given sektion av kretsen,R - elektriskt motstånd för en given sektion av kretsen.
Ohms lag för en komplett krets.
Strömstyrkan i en komplett krets är lika med förhållandet mellan källans elektromotoriska kraft och summan av resistanserna hos kretsens yttre och inre sektioner.
Var R - elektriskt motstånd hos den yttre delen av kretsen, r - elektriskt motstånd i kretsens inre sektion.
Kortslutning.
Av Ohms lag för en komplett krets följer att strömstyrkan i en krets med en given strömkälla endast beror på motståndet i den externa kretsen R.
Om en ledare med motstånd är ansluten till polerna på en strömkälla R<< r, då kommer endast strömkällans EMF och dess resistans att bestämma värdet på strömmen i kretsen. Detta strömvärde kommer att vara gränsen för en given strömkälla och kallas kortslutningsström.
Elektromotorisk kraft. Varje strömkälla kännetecknas av elektromotorisk kraft, eller kort sagt, EMF. Så, på ett runt ficklampsbatteri står det: 1,5 V. Vad betyder detta? Anslut två metallkulor som bär laddningar av motsatta tecken med en ledare. Under påverkan av det elektriska fältet av dessa laddningar uppstår en elektrisk ström i ledaren ( Fig.15.7). Men den här strömmen kommer att vara mycket kortlivad. Laddningarna neutraliserar snabbt varandra, bollarnas potentialer blir desamma och det elektriska fältet försvinner.
Utomstående krafter. För att strömmen ska vara konstant är det nödvändigt att hålla en konstant spänning mellan kulorna. För detta behöver du en enhet ( nuvarande källa), som skulle flytta laddningar från en boll till en annan i motsatt riktning mot riktningen för krafterna som verkar på dessa laddningar från bollarnas elektriska fält. I en sådan anordning måste, förutom elektriska krafter, laddningar påverkas av krafter av icke-elektrostatiskt ursprung ( Fig.15.8). Det elektriska fältet av laddade partiklar enbart ( Coulomb fält) är inte kapabel att upprätthålla en konstant ström i kretsen.
Alla krafter som verkar på elektriskt laddade partiklar, med undantag för krafter av elektrostatiskt ursprung (d.v.s. Coulomb-krafter), kallas av yttre krafter. Slutsatsen om behovet av yttre krafter för att upprätthålla en konstant ström i kretsen kommer att bli ännu mer uppenbar om vi vänder oss till lagen om energibevarande. Det elektrostatiska fältet är potential. Arbetet som utförs av detta fält när laddade partiklar rör sig i det längs en sluten elektrisk krets är noll. Passagen av ström genom ledarna åtföljs av frigöring av energi - ledaren värms upp. Därför måste det finnas någon energikälla i kretsen som levererar den till kretsen. Förutom Coulomb-styrkor måste tredje parts, icke-potentiella styrkor agera i den. Dessa krafters arbete längs en sluten slinga måste skilja sig från noll. Det är i färd med att utföra arbete av dessa krafter som laddade partiklar förvärvar energi inuti strömkällan och sedan ger den till ledarna i den elektriska kretsen. Tredjepartskrafter sätter i rörelse laddade partiklar inuti alla strömkällor: i generatorer vid kraftverk, i galvaniska celler, batterier etc. När en krets är sluten skapas ett elektriskt fält i alla ledare i kretsen. Inuti den aktuella källan rör sig laddningar under påverkan av yttre krafter mot Coulomb-styrkor(elektroner från en positivt laddad elektrod till en negativ), och i en extern krets drivs de av ett elektriskt fält (se. Fig.15.8). De yttre krafternas natur. De yttre krafternas karaktär kan varieras. I kraftverksgeneratorer är främmande krafter krafter som verkar från ett magnetfält på elektroner i en rörlig ledare. I en galvanisk cell, som en Volta-cell, verkar kemiska krafter. Volta-cellen består av zink- och kopparelektroder placerade i en svavelsyralösning. Kemiska krafter gör att zinken löser sig i syran. Positivt laddade zinkjoner passerar in i lösningen och själva zinkelektroden blir negativt laddad. (Koppar löser sig väldigt lite i svavelsyra.) En potentialskillnad uppstår mellan zink- och kopparelektroderna, som bestämmer strömmen i en sluten elektrisk krets. Elektromotorisk kraft. Verkan av yttre krafter kännetecknas av en viktig fysisk storhet som kallas elektromotorisk kraft(förkortat EMF). Den elektromotoriska kraften hos en strömkälla är lika med förhållandet mellan det arbete som utförs av yttre krafter när en laddning förflyttas längs en sluten krets till storleken av denna avgift:
Elektromotorisk kraft, liksom spänning, uttrycks i volt. Vi kan också prata om elektromotorisk kraft i vilken del av kretsen som helst. Detta är det specifika arbetet av yttre krafter (arbete för att flytta en enda laddning) inte genom hela kretsen, utan bara i ett givet område. Elektromotorisk kraft hos en galvanisk cellär en kvantitet numeriskt lika med externa krafters arbete när en enda positiv laddning flyttas inuti ett element från en pol till en annan. De yttre krafternas arbete kan inte uttryckas genom en potentialskillnad, eftersom yttre krafter är icke-potentiella och deras arbete beror på formen på laddningarnas bana. Så till exempel är arbetet med externa krafter när en laddning flyttas mellan terminalerna på en strömkälla utanför själva källan noll. Nu vet du vad EMF är. Om batteriet säger 1,5 V betyder det att yttre krafter (kemiska i detta fall) gör 1,5 J arbete när man flyttar en laddning på 1 C från en pol på batteriet till den andra. Likström kan inte existera i en sluten krets om inga yttre krafter verkar i den, dvs det finns ingen EMF.
PARALLELL OCH SERIEKOPPLING AV LEDARE
Låt oss inkludera två glödlampor i den elektriska kretsen som laster (strömförbrukare), som var och en har ett visst motstånd, och var och en kan ersättas med en ledare med samma motstånd.
SERIELL ANSLUTNING
Beräkning av elektriska kretsparametrar med seriekoppling av motstånd:
1. Strömstyrkan i alla seriekopplade sektioner av kretsen är densamma 
2. spänningen i en krets som består av flera seriekopplade sektioner är lika med summan av spänningarna i varje sektion 
3. Resistansen för en krets som består av flera sektioner kopplade i serie är lika med summan av resistanserna för varje sektion 
4. arbetet av en elektrisk ström i en krets som består av seriekopplade sektioner är lika med summan av arbetet i enskilda sektioner
A = A1 + A2 5. Effekten av den elektriska strömmen i en krets som består av seriekopplade sektioner är lika med summan av effekterna i de enskilda sektionerna
PARALLELLANSLUTNING
Beräkning av elektriska kretsparametrar med parallellkoppling av motstånd:
1. Strömstyrkan i en oförgrenad sektion av kretsen är lika med summan av strömstyrkorna i alla parallellkopplade sektioner
3. Vid parallellkoppling av motstånd läggs de ömsesidiga värdena på motståndet till:
(R - ledareresistans, 1/R - ledarens elektriska ledningsförmåga)
Om bara två motstånd är parallellkopplade i en krets, då O:
(med en parallell anslutning är kretsens totala resistans mindre än det minsta av de inkluderade resistanserna)
4. Arbetet med en elektrisk ström i en krets som består av parallellkopplade sektioner är lika med summan av arbetet i enskilda sektioner: A=A1+A2 5. Effekten av den elektriska strömmen i en krets som består av parallellkopplade sektioner är lika med summan av effekterna i de enskilda sektionerna: P=P1+P2
För två motstånd: d.v.s. Ju större resistans, desto mindre ström innehåller den.
Joule-Lenz-lagen är en fysisk lag som tillåter oss att bestämma den termiska effekten av ström i en krets, enligt denna lag: 
, där I är strömmen i kretsen, R är resistansen, t är tid. Denna formel beräknades genom att skapa en krets: en galvanisk cell (batteri), ett motstånd och en amperemeter. Motståndet doppades i en vätska i vilken en termometer sattes in och temperaturen mättes. Så här härledde de sin lag och etsade sig in i historien för alltid, men även utan deras experiment var det möjligt att härleda samma lag:
U=A/q A=U*q=U*I*t=I^2*R*t men trots detta, ära och beröm till dessa människor.
Joule Lenz lag bestämmer mängden värme som frigörs i en del av en elektrisk krets som har ändligt motstånd när ström passerar genom den. En förutsättning är att det inte ska ske några kemiska omvandlingar i denna del av kedjan.
ARBETE AV EL STRÖM
Arbetet som utförs av en elektrisk ström visar hur mycket arbete som utfördes av det elektriska fältet när laddningar flyttades längs en ledare.
Genom att känna till två formler: I = q/t ..... och..... U = A/q, kan vi härleda en formel för att beräkna arbetet med elektrisk ström: 
En elektrisk ströms arbete är lika med produkten av strömstyrkan och spänningen och tiden som strömmen flyter i kretsen.
SI-enheten för att mäta arbetet med elektrisk ström är [A] = 1 J = 1A. B. c
LÄR DET, DET KOMMER ATT GÄRNA! Vid beräkning av arbetet med elektrisk ström används ofta en multipel enhet för elektrisk ström utanför systemet: 1 kWh (kilowatt-timme).
1 kWh = ..........W.s = 3 600 000 J
I varje lägenhet, för att ta hänsyn till förbrukad el, installeras speciella elmätare, som visar arbetet med elektrisk ström som utförs under en viss tidsperiod när olika elektriska hushållsapparater är påslagna. Dessa mätare visar arbetet med elektrisk ström (elförbrukning) i "kWh".
Du måste lära dig hur du beräknar kostnaden för förbrukad el! Vi förstår noggrant lösningen på problemet på sidan 122 i läroboken (punkt 52)!
ELKRAFT
Effekten av en elektrisk ström visar det arbete som utförs av strömmen per tidsenhet och är lika med förhållandet mellan det utförda arbetet och den tid under vilken detta arbete utfördes.
(kraft inom mekanik betecknas vanligtvis med bokstaven N, i elektroteknik - bokstaven R) därför att A = IUt, då är effekten av den elektriska strömmen lika med:
eller 
Enhet för elektrisk strömeffekt i SI-systemet:
[P] = 1 W (watt) = 1 A.B
Kirchhoffs lagar – regler som visar hur strömmar och spänningar förhåller sig i elektriska kretsar. Dessa regler formulerades av Gustav Kirchhoff 1845. I litteraturen kallas de ofta för Kirchhoffs lagar, men det är inte sant, eftersom de inte är naturlagar, utan härleddes från Maxwells tredje ekvation med ett konstant magnetfält. Men ändå är förnamnet mer bekant för dem, så vi kommer att kalla dem, som är brukligt i litteraturen, Kirchhoffs lagar.
Kirchhoffs första lag – summan av strömmar som konvergerar vid en nod är lika med noll.
Låt oss ta reda på det. En nod är en punkt som förbinder grenar. En gren är en sektion av en kedja mellan noder. Figuren visar att ström i går in i noden, och ström i 1 och i 2 lämnar noden. Vi komponerar ett uttryck för den första Kirchhoff-lagen, med hänsyn till att strömmarna som kommer in i noden har ett plustecken, och strömmarna som utgår från noden har ett minustecken i-i 1 -i 2 =0. Ström i verkar spridas i två mindre strömmar och är lika med summan av strömmarna i 1 och i 2 i=i 1 +i 2 . Men om till exempel ström i 2 kom in i noden, så skulle ström I definieras som i=i 1 -i 2. Det är viktigt att tänka på tecken när man komponerar en ekvation.
Kirchhoffs första lag är en konsekvens av lagen om bevarande av elektricitet: laddningen som anländer till en nod under en viss tidsperiod är lika med laddningen som lämnar noden under samma tidsintervall, d.v.s. den elektriska laddningen i noden ackumuleras inte och försvinner inte.
Kirchhoffs andra lag – den algebraiska summan av emk som verkar i en sluten krets är lika med den algebraiska summan av spänningsfallen i denna krets.
Spänning uttrycks som produkten av ström och resistans (enligt Ohms lag).
Även denna lag har sina egna tillämpningsregler. Först måste du ställa in konturens riktning med en pil. Summa sedan EMF och spänning i enlighet med detta, ta det med ett plustecken om värdet sammanfaller med bypassriktningen och minus om det inte sammanfaller. Låt oss skapa en ekvation enligt Kirchhoffs andra lag för vårt system. Vi tittar på vår pil, E 2 och E 3 sammanfaller med den i riktning, vilket betyder ett plustecken, och E 1 är riktad i motsatt riktning, vilket betyder ett minustecken. Nu tittar vi på spänningarna, strömmen I 1 sammanfaller i pilens riktning och strömmarna I 2 och I 3 är riktade i motsatt riktning. Därav:
-E 1 +E 2 +E 3 =Jag 1 R 1 -Jag 2 R 2 -Jag 3 R 3
Baserat på Kirchhoffs lagar har metoder för analys av sinusformade växelströmkretsar sammanställts. Slingströmmetoden är en metod baserad på tillämpningen av Kirchhoffs andra lag och nodalpotentialmetoden baserad på tillämpningen av Kirchhoffs första lag.
Elektrisk ström är den riktningsordnade rörelsen av elektriska laddningar. Strömriktningen anses vara rörelseriktningen för positiva laddningar.
Passagen av ström genom en ledare åtföljs av följande åtgärder:
* magnetisk (observeras i alla ledare)
* termisk (observeras i alla ledare utom supraledare)
* kemikalie (observeras i elektrolyter).
För uppkomst och underhåll av ström i alla miljöer måste två villkor vara uppfyllda:
* förekomst av gratis elektriska laddningar i miljön
* skapande av ett elektriskt fält i miljön.
Ett elektriskt fält i ett medium är nödvändigt för att skapa riktad rörelse av fria laddningar. Som bekant påverkas en laddning q i ett elektriskt fält med intensitet E av en kraft F = q* E, som gör att fria laddningar rör sig i det elektriska fältets riktning. Ett tecken på att det finns ett elektriskt fält i en ledare är närvaron av en potentialskillnad som inte är noll mellan två valfria punkter på ledaren,
Elektriska krafter kan dock inte upprätthålla en elektrisk ström under lång tid. Den riktade rörelsen av elektriska laddningar efter en tid leder till utjämning av potentialer vid ledarens ändar och följaktligen till försvinnandet av det elektriska fältet i den.
För att upprätthålla ström i en elektrisk krets måste laddningar utsättas för krafter av icke-elektrisk natur (externa krafter) utöver Coulomb-krafter.
En enhet som skapar yttre krafter, upprätthåller en potentialskillnad i en krets och omvandlar olika typer av energi till elektrisk energi kallas en strömkälla.
För förekomsten av elektrisk ström i en sluten krets är det nödvändigt att inkludera en strömkälla i den.
Huvuddragen
1. Strömstyrka - I, måttenhet - 1 A (Ampere).
Strömstyrka är en kvantitet lika med laddningen som strömmar genom en ledares tvärsnitt per tidsenhet.
I = Dq/Dt.
Formeln gäller för likström, där strömstyrkan och dess riktning inte ändras över tiden. Om strömstyrkan och dess riktning ändras över tiden, kallas en sådan ström växelström.
För AC:
I = lim Dq/Dt ,
Dt - 0
de där. I = q", där q" är tidsderivatan av laddningen.
2. Strömtäthet - j, måttenhet - 1 A/m2.
Strömtäthet är ett värde lika med styrkan hos strömmen som flyter genom en enhetstvärsnitt av en ledare:
j = I/S.
3. Strömkällans elektromotoriska kraft - emf. (e), måttenheten är 1 V (Volt). Emk är en fysisk storhet som är lika med det arbete som utförs av yttre krafter när en enda positiv laddning flyttas längs en elektrisk krets:
e = Ast./q.
4. Ledarresistans - R, måttenhet - 1 Ohm.
Under påverkan av ett elektriskt fält i ett vakuum skulle fria laddningar röra sig accelererat. I materia rör de sig i genomsnitt jämnt, eftersom en del av energin ges till partiklar av materia vid kollisioner.
Teorin säger att energin från den ordnade rörelsen av laddningar skingras av förvrängningar av kristallgittret. Baserat på det elektriska motståndets natur, följer det att
R = r*l/S ,
Var
l - ledarens längd,
S - tvärsnittsarea,
r är en proportionalitetskoefficient som kallas materialets resistivitet.
Denna formel bekräftas väl av erfarenhet.
Samspelet mellan ledarpartiklar och laddningar som rör sig i en ström beror på partiklarnas kaotiska rörelse, d.v.s. på ledarens temperatur. Det är känt att
r = r0(1 + a t),
R = RO(l + at).
Koefficient a kallas motståndskoefficienten:
a = (R-RO)/RO*t.
För kemiskt rena metaller a > 0 och lika med 1/273 K-1. För legeringar är temperaturkoefficienter mindre viktiga. r(t)-beroendet för metaller är linjärt:
1911 upptäcktes fenomenet supraledning, som består i det faktum att vid en temperatur nära absolut noll sjunker motståndet hos vissa metaller abrupt till noll.
För vissa ämnen (till exempel elektrolyter och halvledare) minskar resistiviteten med ökande temperatur, vilket förklaras av en ökning av koncentrationen av fria laddningar.
Den reciproka resistiviteten kallas elektrisk ledningsförmåga s
s = 1/r.
5. Spänning - U, måttenhet - 1 V.
Spänning är en fysisk storhet som är lika med det arbete som utförs av yttre och elektriska krafter när en enda positiv laddning flyttas.
U = (Ast.+ Ael.)/q.
Eftersom Ast./q = e, och Ael./q = f1-f2, alltså
U = e+ (fl - f2).
Utomstående krafter. Elektromotorisk kraft och spänning.
Externa krafter är de krafter som till sin natur skiljer sig från krafterna i det elektrostatiska fältet.
Dessa krafter kan orsakas av kemiska processer, diffusion av strömbärare i ett inhomogent medium, elektriska (men inte elektrostatiska) fält genererade av tidsvarierande magnetfält etc.
EMF är en fysisk storhet som är lika med det arbete som utförs av yttre krafter när en enda positiv laddning flyttas längs en elektrisk krets:
ε = А st./q Måttenhet - 1 V (volt)
Spänning är en fysisk storhet som är lika med det arbete som utförs av yttre och elektriska krafter när en enda positiv laddning flyttas.
U = (A st. + A el.)/q Måttenhet - 1 V.
Elektrisk krets. Homogen och heterogen del av kedjan.
Homogena och heterogena delar av kedjan
En homogen sektion av kretsen är en sektion av kretsen på vilken inga yttre krafter verkar (ingen strömkälla)
En inhomogen sektion av en krets är en sektion av en krets där det finns en strömkälla.
Elektrisk krets
Elektrisk krets. Extern och intern sektion av kretsen, spänningsfall.
Elektrisk krets- en uppsättning enheter, element avsedda för flödet av elektrisk ström, elektromagnetiska processer.
Den elektriska kretsen kan delas in i två sektioner: extern och intern.
Den externa sektionen, eller, som man säger, den externa kretsen, består av en eller flera elektriska energimottagare, anslutningsledningar och olika hjälpanordningar som ingår i denna krets.
Den interna sektionen, eller den interna kretsen, är själva källan.
Spänningsfall- en gradvis minskning av spänningen längs en ledare genom vilken en elektrisk ström flyter, på grund av att ledaren har aktivt motstånd.
Ledarmotstånd
Motstånd är ett värde som är proportionellt mot längden av ledaren l och omvänt proportionellt mot dess tvärsnittsarea S
Ju större resistans en ledare har, desto sämre leder den elektrisk ström, och omvänt, ju lägre resistans ledaren har, desto lättare är det för elektrisk ström att passera genom denna ledare.
Specifik elektrisk resistans för ledaren ρ [Ohm*m] ρ=RS/l R = ρ*l/S
Ohms lag för en sektion av en krets och för en sluten krets
Ohms lag för en sektion av en elektrisk krets - strömstyrkan i en sektion av en elektrisk krets är direkt proportionell mot spänningen och omvänt proportionell mot sektionens resistans.
Ohms lag för en komplett elektrisk krets - strömstyrkan i en elektrisk krets är direkt proportionell mot källans emk och omvänt proportionell mot kretsens totala resistans (summan av externa och interna resistanser)
I = e/(R + r). där R är resistansen för den yttre sektionen av kretsen,
r - inre motstånd.
Seriekoppling av energiförbrukare
I en seriekoppling är ledarna seriekopplade, det vill säga en efter en, med I=const, U=U 1 +U 2 +U 3 +…+U n och R=R 1 +R 2 +R 3 +…+R n
Parallellkoppling av strömkällor.
Arbete av elektrisk ström
Arbetet med elektrisk ström A är lika med produkten av värdet av den flyttade laddningen Q och spänningen U
A=Q*U [A]=J, [U]=B, [Q]=Cl, [t]=c.
Därför att I=Q/t, => Q=I*t, betyder A=I*U*t
Enligt Ohms lag för en sektion av kedjan I=U/R, U=I*R
A=I*U*T => A=U 2 *t/R(bekvämt för parallella anslutningar) => A=I 2 *R*t(bekvämt för seriella anslutningar)
Ljusets natur.
Ljusets natur - Vinka
1600-talet Christiaan Huygens: 1) diffraktion - böjning av ljus runt hinder 2) interferens - tillägg av vågor.
1800-talet- Maxwells teori (ljushastigheten är ett specialfall av elektromagnetiska vågor) - elektromagnetisk teori utbredningshastigheten för elektromagnetiska vågor i ett vakuum är 3*10 8 m/s lika med ljusets hastighet i ett vakuum. 299 tusen km/s
1600-talet O. Roemer med hjälp av den astronomiska metoden uppnådde ljusets hastighet cirka 214,3 km/s
1800-talet. Ljusets fysiska hastighet är cirka 313 tusen km/s
Ljusets natur - kvant.
ungefär 500 f.Kr. Pythagoras: ljus är en ström av partiklar.
1600-talets Isaac Newton höll sig till samma teori. Carpuscula (från latin) – partikel.
Newtons karpuskulära teori: 1) rätlinjig utbredning av ljus 2) reflektionslagen 3) bildandet av skuggor från föremål
19. Heinrich Hertz upptäckte fenomenet den fotoelektriska effekten.
1900-talet. Ljuset har dubbel naturen - har en partikelvåg dualism: under utbredning - som en våg, och under emission och absorption - som en ström av partiklar.
samband mellan lambdavåglängd och nu-frekvens
lambda = s/nu s - ljusets hastighet i vakuum [m/s] lambda [m] nu [Hz]
Lagar för reflektion
1. Den infallande strålen, den reflekterande strålen och den vinkelräta mot gränsytan mellan de två medierna, rekonstruerade vid strålens infallspunkt, ligger i samma plan.
2Reflexionsvinkeln γ är lika med infallsvinkeln α: γ = α
Spegelreflektion - om grovheten är mindre än lambda och diffus grovhet är jämförbar med lambda
Diffus reflektion av ljus. Speglande reflektion av ljus.
Lagar för ljusbrytning.
Lagen om ljusbrytning: infallande och brutna strålar, såväl som vinkelrät mot gränssnittet mellan två medier, återställd vid strålens infallspunkt, ligger i samma plan. Förhållandet mellan sinus för infallsvinkeln α och sinus för brytningsvinkeln γ är ett konstant värde för två givna medier:
Det konstanta värdet n kallas det relativa brytningsindexet för det andra mediet i förhållande till det första. Ett mediums brytningsindex i förhållande till vakuum kallas det absoluta brytningsindexet.
Det relativa brytningsindexet för två medier är lika med förhållandet mellan deras absoluta brytningsindex:
Den fysiska betydelsen av brytningsindex är förhållandet mellan utbredningshastigheten för vågor i det första mediet υ 1 och hastigheten för deras utbredning i det andra mediet υ 2:
Ljusets natur från 26.
Vågstörningar– detta är fenomenet superposition av koherenta vågor; karakteristiska för vågor av alla slag (mekaniska, elektromagnetiska, etc.)
Koherenta vågor är vågor som emitteras av källor som har samma frekvens och konstant fasskillnad.
När koherenta vågor överlagras vid någon punkt i rymden, kommer amplituden för svängningarna (förskjutningen) av denna punkt att bero på skillnaden i avstånd från källorna till punkten i fråga. Denna avståndsskillnad kallas slagskillnaden.
Vid överlagring av koherenta vågor är två begränsningsfall möjliga:
Maximalt skick:
Var 
Vågvägsskillnaden är lika med ett heltal av våglängder (med andra ord ett jämnt antal halvvåglängder).
I det här fallet kommer vågorna vid den aktuella punkten med samma faser och förstärker varandra - amplituden för svängningarna i denna punkt är maximal och lika med dubbel amplitud.
Minsta villkor:
, Var
Vågvägsskillnaden är lika med ett udda antal halvvågslängder.
Vågorna anländer till den aktuella punkten i motfas och tar ut varandra.
Svängningsamplituden för en given punkt är noll.
Som ett resultat av överlagringen av koherenta vågor (våginterferens) bildas ett interferensmönster.
Med våginterferens ändras inte amplituden för svängningarna för varje punkt över tiden och förblir konstant.
När inkoherenta vågor överlagras finns det inget interferensmönster, eftersom amplituden av svängningar för varje punkt ändras över tiden.
Interferens av ljus
1802 Den engelske fysikern Thomas Young genomförde ett experiment där ljusinterferens observerades.
Thomas Youngs erfarenhet
Två ljusstrålar bildades från en källa genom slits A (genom slitsarna B och C), sedan föll ljusstrålarna på skärmen E. Eftersom strålarna från slitsarna B och C var koherenta kunde ett interferensmönster observeras på skärmen: omväxlande ljusa och mörka ränder.
Ljusa ränder – vågorna förstärkte varandra (maxvillkoret uppfylldes).
Mörka ränder – vågorna lades till i motfas och tog bort varandra (minsta tillstånd).
Om Youngs experiment använde en källa av monokromatiskt ljus (en våglängd), så observerades endast ljusa och mörka ränder av en given färg på skärmen.
Om källan producerade vitt ljus (dvs komplex i sin sammansättning) observerades regnbågsränder på skärmen i området med ljusränder. Iriseringen förklarades av det faktum att villkoren för maximum och minimum beror på våglängderna.
Interferens i tunna filmer
Fenomenet interferens kan observeras, till exempel:
Regnbågsfläckar på ytan av en vätska under ett oljeutsläpp, fotogen eller i såpbubblor;
Filmens tjocklek måste vara större än ljusets våglängd.
Under sitt experiment kunde Young för första gången mäta ljusets våglängd.
Som ett resultat av experimentet bevisade Jung att ljus har vågegenskaper.
Applicering av störningar:
- interferometrar - anordningar för att mäta ljusets våglängd
- beläggning av optik (i optiska instrument, när ljus passerar genom linsen, är ljusförlusten upp till 50%) - alla glasdelar är täckta med en tunn film med ett brytningsindex som är något lägre än glasets; interferensmaxima och minima omfördelas och ljusförlusterna reduceras.
Ljusets natur från 26.
DIFFRAKTION AV LJUS
Diffraktion- detta är ett fenomen som är inneboende i vågprocesser för alla typer av vågor.
Diffraktion av ljus- detta är ljusstrålarnas avvikelse från rätlinjig utbredning när de passerar genom smala slitsar, små hål eller när du går runt små hinder.
Fenomenet ljusdiffraktion bevisar att ljus har vågegenskaper.
För att observera diffraktion kan du:
Passera ljuset från källan genom ett mycket litet hål eller placera skärmen på stort avstånd från hålet. Sedan observeras ett komplext mönster av ljusa och mörka koncentriska ringar på skärmen.
- eller rikta ljuset mot en tunn tråd, då kommer ljusa och mörka ränder att observeras på skärmen, och vid vitt ljus, en regnbågsrand.
Diffraktionsgitter
Detta är ett optiskt instrument för att mäta ljusets våglängd.
Ett diffraktionsgitter är en samling av ett stort antal mycket smala slitsar åtskilda av ogenomskinliga utrymmen.
Om en monokromatisk våg faller på gallret. då skapar slitsarna (sekundära källor) koherenta vågor. En uppsamlingslins placeras bakom gallret, följt av en skärm. Som ett resultat av interferensen av ljus från olika slitsar i gittret observeras ett system av maxima och minima på skärmen.
Banskillnaden mellan vågorna från kanterna på intilliggande slitsar är lika med längden på segmentet AC. Om detta segment innehåller ett heltal av våglängder, kommer vågorna från alla slitsar att förstärka varandra. Vid användning av vitt ljus har alla maxima (utom det centrala) en regnbågsfärg.
Så det maximala villkoret är:
där k är ordningen (eller antalet) av diffraktionsspektrumet
Ju fler linjer som appliceras på gittret, desto längre är diffraktionsspektra från varandra och desto mindre är bredden på varje linje på skärmen, så maxima är synliga som separata linjer, dvs. gallrets upplösningsförmåga ökar.
Ju fler linjer det finns per längdenhet av gittret, desto större noggrannhet är våglängdsmätningen.
POLARISERING AV LJUS
Vågpolarisering
Tvärvågornas egenskap är polarisering.
En polariserad våg är en tvärgående våg där alla partiklar oscillerar i samma plan.
Polarisering av ljus
Experimentet med turmalin är ett bevis på ljusvågornas tvärgående natur.
En turmalinkristall är ett transparent, grönt mineral med en symmetriaxel.
I en ljusstråle från en konventionell källa finns det fluktuationer i vektorerna för elektrisk fältstyrka E och magnetisk induktion B i alla möjliga riktningar vinkelräta mot ljusvågens utbredningsriktning. En sådan våg kallas en naturlig våg.
När ljus passerar genom en turmalinkristall blir den polariserad.
I polariserat ljus förekommer svängningar av intensitetsvektorn E endast i ett plan, vilket sammanfaller med kristallens symmetriaxel.
Polariseringen av ljus efter att ha passerat genom turmalin detekteras om en andra turmalinkristall (analysator) placeras bakom den första kristallen (polarisator).
Om axlarna för två kristaller är identiskt riktade kommer ljusstrålen att passera genom båda och kommer endast att försvagas något på grund av att kristallerna absorberar ljus delvis.
Funktionsschema för polarisatorn och analysatorn bakom den:
Om den andra kristallen börjar rotera, d.v.s. skifta positionen för den andra kristallens symmetriaxel i förhållande till den första, då kommer strålen gradvis att slockna och slockna helt när positionen för symmetriaxlarna för båda kristallerna blir sinsemellan vinkelräta.
Applicering av polariserat ljus:
Kontinuerligt justerbar belysning med två polaroids
- för att släcka bländning vid fotografering (bländning släcks genom att placera en polaroid mellan ljuskällan och den reflekterande ytan)
För att eliminera bländning från strålkastarna på mötande bilar.
Polaroid, polariserande filter, en av huvudtyperna av optiska linjära polarisatorer; Det är en tunn polariserande film, förseglad för att skydda mot mekanisk skada och fukt mellan två genomskinliga plattor (filmer).
DISPERSION
En stråle av vitt ljus som passerar genom ett triangulärt prisma avleds inte bara, utan sönderdelas också till komponentfärgade strålar.
Detta fenomen upptäcktes av Isaac Newton genom en serie experiment.
Newtons experiment
Erfarenhet av att bryta ner vitt ljus till ett spektrum:
eller 
Newton riktade en stråle av solljus genom ett litet hål mot ett glasprisma.
När man träffade prismat bröts strålen och gav på den motsatta väggen en långsträckt bild med en regnbågsväxling av färger - ett spektrum.
Erfarenhet av syntes (produktion) av vitt ljus:
Först riktade Newton en solljusstråle mot ett prisma. Sedan, efter att ha samlat de färgade strålarna som kommer ut från prismat med hjälp av en uppsamlingslins, fick Newton en vit bild av ett hål på en vit vägg istället för en färgad rand.
Newtons slutsatser:
Ett prisma förändrar inte ljus, utan bryter bara ner det i komponenter
- ljusstrålar som skiljer sig i färg skiljer sig åt i graden av brytning; Violett strålar bryts starkast, röda mindre starkt
Rött ljus, som är mindre bryts, har högst hastighet och violett ljus har minst, så prismat bryter ner ljuset.
Beroendet av ljusets brytningsindex på dess färg kallas dispersion.
Kom ihåg frasen, de första bokstäverna i orden ger sekvensen av färger i spektrumet:
"Varje jägare vill veta var fasanen sitter."
Vitt ljusspektrum:
Slutsatser:
Prismat bryter ner ljuset
- vitt ljus är komplext (komposit)
- violetta strålar bryts starkare än röda.
Färgen på en ljusstråle bestäms av dess vibrationsfrekvens.
När man flyttar från ett medium till ett annat ändras ljusets hastighet och våglängd, men frekvensen som bestämmer färgen förblir konstant.
Gränserna för vitt ljus och dess komponenter kännetecknas vanligtvis av deras våglängder i vakuum.
Vitt ljus är en samling vågor med längder från 380 till 760 nm.
Var kan man observera fenomenet spridning?
När ljus passerar genom ett prisma
- brytning av ljus i vattendroppar, till exempel på gräs eller i atmosfären när en regnbåge bildas
- runt lyktorna i dimman.
Hur förklarar man färgen på något föremål?
Vitt papper reflekterar alla strålar av olika färger som faller på det
- ett rött föremål reflekterar endast röda strålar och absorberar strålar av andra färger
-
Ögat uppfattar strålar av en viss våglängd som reflekteras från ett föremål och uppfattar därmed föremålets färg.
Spektralanalys är en uppsättning metoder för kvalitativ och kvantitativ bestämning av ett objekts sammansättning, baserad på studiet av spektra för interaktion mellan materia och strålning, inklusive spektra för elektromagnetisk strålning, akustiska vågor, mass- och energifördelningar av elementarpartiklar , etc.
Elektrisk ström och villkoren för dess existens.
Elektrisk ström är den ordnade, riktade rörelsen av fria laddningar i en ledare.
Likström är en elektrisk ström vars egenskaper inte förändras över tiden.
Förutsättningar för förekomsten av elektrisk ström
För uppkomst och underhåll av ström i alla miljöer måste två villkor vara uppfyllda:
- förekomst av gratis elektriska laddningar i miljön
-skapande av ett elektriskt fält i miljön.
I olika miljöer är bärarna av elektrisk ström olika laddade partiklar.
Strömstyrka I är en skalär storhet som kännetecknar laddningen Q som passerar genom ledarens tvärsnitt per tidsenhet. Q=q*N I=Q/t
Strömmen mäts i ampere och laddningen i coulombs. I=[A], Q=[Cl]
Strömtäthet – j vektorkvantitet j V q, visar strömstyrkan per enhet S-sektion.
j=I/S sektion Sektionsområde S sektion. mätt i kvadratmeter
I olika miljöer är bärarna av elektrisk ström olika laddade partiklar.
Det elektriska fältet i mediet är nödvändigt för att skapa riktad rörelse av kostnadsfria avgifter. Som bekant, för en laddning q i ett elektriskt styrkefält E våld agerar F= q* E, vilket gör att fria laddningar rör sig i det elektriska fältets riktning. Ett tecken på att det finns ett elektriskt fält i en ledare är närvaron av en potentialskillnad som inte är noll mellan två valfria punkter på ledaren,
Elektriska krafter kan dock inte upprätthålla en elektrisk ström under lång tid. Den riktade rörelsen av elektriska laddningar efter en tid leder till utjämning av potentialer vid ledarens ändar och följaktligen till försvinnandet av det elektriska fältet i den.
För att upprätthålla ström i en elektrisk krets andra styrkor än Coulomb-styrkor måste agera på anklagelser icke-elektrisk naturen (yttre krafter).
En enhet som skapar yttre krafter, upprätthåller en potentialskillnad i en krets och omvandlar olika typer av energi till elektrisk energi kallas en strömkälla.
För förekomsten av elektrisk ström i en sluten krets är det nödvändigt att inkludera en strömkälla i den.
Huvuddragen:
1. Strömstyrka - I, måttenhet - 1 A (Ampere).
Strömstyrka är en kvantitet lika med laddningen som strömmar genom en ledares tvärsnitt per tidsenhet.
Formel (1) gäller för likström, där strömstyrkan och dess riktning inte förändras över tiden. Om strömstyrkan och dess riktning ändras över tiden, kallas en sådan ström variabler.
För AC:
I = lim Dq/Dt , (*)
Dt - 0
de där. I = q", där q" är tidsderivatan av laddningen.
2. Strömtäthet - j, måttenhet - 1 A/m 2.
Strömtäthet är ett värde lika med styrkan hos strömmen som flyter genom en enhetstvärsnitt av en ledare:
3. Strömkällans elektromotoriska kraft - emf. (e), måttenheten är 1 V (Volt). Emk är en fysisk storhet som är lika med det arbete som utförs av yttre krafter när en enda positiv laddning flyttas längs en elektrisk krets:
e = A st. /q.(3)
4. Ledarresistans - R, måttenhet - 1 Ohm.
Under påverkan av ett elektriskt fält i ett vakuum skulle fria laddningar röra sig accelererat. I materia rör de sig i genomsnitt jämnt, eftersom en del av energin ges till partiklar av materia vid kollisioner.
Teorin säger att energin från den ordnade rörelsen av laddningar skingras av förvrängningar av kristallgittret. Baserat på det elektriska motståndets natur, följer det att
l - ledarens längd,
S - tvärsnittsarea,
r är en proportionalitetskoefficient som kallas materialets resistivitet.
Denna formel bekräftas väl av erfarenhet.
Samspelet mellan ledarpartiklar och laddningar som rör sig i en ström beror på partiklarnas kaotiska rörelse, d.v.s. på ledarens temperatur. Det är känt att
r = r 0 (1 + a t), (5)
R = Ro (1 + at). (6).
Koefficient a kallas motståndskoefficienten:
a = (R-RO)/Ro*t.
För kemiskt rena metaller är a > 0 och lika med 1/273 K -1. För legeringar är temperaturkoefficienter mindre viktiga. r(t)-beroendet för metaller är linjärt:
1911 upptäcktes fenomenet supraledning, som består i det faktum att vid en temperatur nära absolut noll, sjunker motståndet hos vissa metaller abrupt till noll.
För vissa ämnen (till exempel elektrolyter och halvledare) minskar resistiviteten med ökande temperatur, vilket förklaras av en ökning av koncentrationen av fria laddningar.
Den reciproka resistiviteten kallas elektrisk ledningsförmåga s
5. Spänning - U, måttenhet - 1 V.
Spänning är en fysisk storhet som är lika med det arbete som utförs av yttre och elektriska krafter när en enda positiv laddning flyttas.
U = (A st. + A el.)/q .(8)
Sedan A st. /q = e, och Ael. /q = fi-f2, alltså
U = e + (f 1 - f 2) .(9)
2. LAGAR I DC-AKTUELL:
Elektricitet. Aktuell styrka. Ohms lag för en del av en krets. Ledarmotstånd. Serie- och parallellkoppling av ledare. Elektromotorisk kraft. Ohms lag för en komplett krets. Arbete och strömkraft.
Varje rörelse av elektriska laddningar kallas elchock. Elektroner kan röra sig fritt i metaller, joner kan röra sig fritt i ledande lösningar och både elektroner och joner kan existera i ett rörligt tillstånd i gaser.
Konventionellt anses strömriktningen vara rörelseriktningen för positiva partiklar, därför i metaller är denna riktning motsatt till elektronernas rörelseriktning.
Strömtäthet- mängden laddning som passerar per tidsenhet genom en enhetsyta vinkelrät mot strömlinjerna. Detta värde betecknas j och beräknas enligt följande:
Här är n koncentrationen av laddade partiklar, e är laddningen för varje partikel, v är deras hastighet.
Strömstyrka i- mängden laddning som passerar per tidsenhet genom hela ledarens tvärsnitt. Om en laddning dq under tiden dt passerade genom hela ledarens tvärsnitt, då
Annars hittas strömstyrkan genom att integrera strömtätheten över hela ytan av någon sektion av ledaren. Enheten för strömmätning är Ampere. Om tillståndet för ledaren (dess temperatur, etc.) är stabilt, så finns det ett entydigt förhållande mellan spänningen som appliceras på dess ändar och strömmen som uppstår. Det kallas Ohms lag och är skrivet så här:
R- elektrisk resistans ledare, beroende på typen av ämne och dess geometriska dimensioner. En ledare har en enhetsresistans där en ström på 1 A uppstår vid en spänning på 1 V. Denna resistansenhet kallas Ohm.
Ohms lag i differentialform:
där j är strömtätheten, E är fältstyrkan, s är konduktiviteten. I denna post innehåller Ohms lag kvantiteter som kännetecknar fältets tillstånd vid samma punkt.
Skilja på seriell och parallell ledaranslutningar.
I en seriekoppling är strömmen som flyter genom alla sektioner av kretsen densamma, och spänningen i kretsens ändar adderas som den algebraiska summan av spänningarna i alla sektioner.
När ledarna är parallellkopplade förblir spänningen konstant, och strömmen är summan av strömmarna som flyter genom alla grenar. I det här fallet läggs de ömsesidiga värdena för motståndet till:
För att erhålla likström måste laddningar i en elektrisk krets utsättas för andra krafter än krafterna från det elektrostatiska fältet; de kallas yttre krafter.
Om vi överväger komplett elektrisk krets, är det nödvändigt att inkludera åtgärder från dessa tredjepartsstyrkor och internt motstånd aktuell källa r. I detta fall Ohms lag för en komplett krets kommer att ha formen:
E är källans elektromotoriska kraft (EMF). Den mäts i samma enheter som spänning. Kvantiteten (R+r) kallas ibland kretsimpedans.
Låt oss formulera Kirkhoffs regler:
Första regeln: den algebraiska summan av strömstyrkorna i sektioner av kretsen som konvergerar vid en grenpunkt är lika med noll.
Andra regeln: för alla slutna kretsar är summan av alla spänningsfall lika med summan av alla emfs i denna krets.
Den aktuella effekten beräknas med hjälp av formeln
P=UI=I2R=U2/R.
Joule-Lenz lag. Arbete av elektrisk ström (termisk effekt av ström) A=Q=UIt=I 2 Rt=U 2 t/R.
Elektronisk ledningsförmåga av metaller. Superledning. Elektrisk ström i lösningar och smältor av elektrolyter. Elektrolyslagen. Elektrisk ström i gaser. Oberoende och icke-oberoende kategorier. Konceptet plasma. Ström i ett vakuum. Elektronisk emission. Diod. Katodstrålerör.
Elektrisk ström i metaller är rörelse elektroner, metalljoner deltar inte i överföringen av elektrisk laddning. Med andra ord har metaller elektroner som kan röra sig runt metallen. De fick namnet ledningselektroner. De positiva laddningarna i en metall är joner som bildar ett kristallgitter. I frånvaro av ett externt fält rör sig elektroner i metallen kaotiskt och genomgår kollisioner med gitterjoner. Under påverkan av ett yttre elektriskt fält börjar elektroner en ordnad rörelse, överlagrad på deras tidigare kaotiska fluktuationer. I processen med ordnad rörelse kolliderar elektroner fortfarande med joner i kristallgittret. Det är detta som orsakar elektriskt motstånd.
I den klassiska elektroniska teorin om metaller antas det att elektronernas rörelse följer den klassiska mekanikens lagar. Interaktionen mellan elektroner med varandra försummas, interaktionen mellan elektroner och joner reduceras endast till kollisioner. Vi kan säga att ledningselektroner betraktas som en elektrongas, liknande en idealisk atomgas inom molekylfysik. Eftersom den genomsnittliga kinetiska energin per en frihetsgrad för en sådan gas är lika med kT/2, och en fri elektron har tre frihetsgrader, så
mv 2 t /2=3kT/2,
där v 2 t är medelvärdet av kvadraten på hastigheten för termisk rörelse.
Varje elektron påverkas av en kraft lika med eE, som ett resultat av vilken den får acceleration eE/m. Hastigheten i slutet av den fria löpningen är lika med
där t är den genomsnittliga tiden mellan kollisioner.
Eftersom elektronen rör sig jämnt accelererat är dess medelhastighet lika med hälften av maximum:
Den genomsnittliga tiden mellan kollisioner är förhållandet mellan medelfri väg och medelhastighet:
Eftersom hastigheten för den ordnade rörelsen vanligtvis är mycket lägre än den termiska hastigheten, försummades hastigheten för den ordnade rörelsen.
Äntligen har vi
vc =eEL/(2mvt).
Proportionalitetskoefficienten mellan v c och E kallas elektronrörlighet.
Med hjälp av den klassiska elektroniska teorin om gaser kan många lagar förklaras - Ohms lag, Joule-Lenz-lagen och andra fenomen, men denna teori kan inte förklara till exempel fenomenen supraledning:
Vid en viss temperatur minskar resistiviteten för vissa ämnen abrupt till nästan noll. Detta motstånd är så litet att när den elektriska strömmen är exciterad i supraledaren, existerar den under lång tid utan strömkälla. Trots den plötsliga förändringen i motståndet ändras inte andra egenskaper hos supraledaren (värmeledningsförmåga, värmekapacitet, etc.) eller ändras lite.
En mer exakt metod för att förklara sådana fenomen i metaller är tillvägagångssättet med kvantstatistik.
Relaterad information.
