Учебник по физике для поступающих в ВУЗ
Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, концентрации частиц, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника.
Плотность тока – векторная физическая величина численно равная заряду переносимому за единицу времени через единичную площадку поперечного сечения расположенного перпендикулярно току:
j =
Единица измерения – А/м2 = Кл/с*м2
Можно говорить о потоке вектора плотности тока через площадь поперечного сечения.
Для измерения силы тока амперметр включают в цепь последовательно.
Сам амперметр обладает некоторым внутренним сопротивлением RA. Поэтому сопротивление участка цепи с включенным амперметром увеличивается и при неизменном напряжении сила тока в нем уменьшается по закону Ома.
Для уменьшения влияния амперметра на силу измеряемого тока внутреннее сопротивление амперметра делают очень малым.
Источник тока – устройство, разделяющее положительные и отрицательные заряды.
Разделение зарядов возможно в результате преобразования механической, тепловой, химической, световой энергии в электрическую. Так, в гальваническом элементе заряды на электродах оказываются разными за счет химической реакции между электродами и электролитом.
См.ниже «Закон Ома»
См.ниже «Удельное сопротивление»
См.ниже «Последовательное и параллельное соединение проводников»
НАПРЯЖЕНИЕ
Для измерения напряжения на участке цепи с сопротивлением R, к нему параллельно подключают вольтметр. Напряжение на вольтметре совпадает с напряжением на участке цепи.
Если сопротивление вольтметра RV, то после его включения в цепь сопротивление участка изменится и будет уже не R, а R’= R║RV = < R.
Из-за этого измеряемое напряжение на участке цепи уменьшится.
Для того, чтобы вольтметр не вносил заметных искажений в измеряемое напряжение, его сопротивление должно быть большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряется напряжение.
НОСИТЕЛИ СВОБОДНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ В МЕТАЛЛАХ, ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ
Электрический ток в металлах
Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Их концентрация велика – порядка 1028 м-3. Эти электроны участвуют в беспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинают перемещаться упорядоченно со средней скоростью 10-4 м/с.
Наличие свободных электронов в металлах было доказано в опытах Л.И.Мандельштама и Н.Д.Папалекси (1913 г.), Б. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.).
Опыт проводился следующим образом: на катушку наматывают проволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированным друг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяют гальванометр.
Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают.
После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое время движутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушке возникает электрический ток.
Ток существует незначительное время, так как из-за сопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движение частиц, образующее ток прекращается.
Переносимый при этом заряд пропорционален отношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т. е. |q|/m. Поэтому, измеряя заряд, проходящий через гальванометр за время существования тока в цепи, удалось определить это отношение. Оно оказалось равным 1,8*10¹¹ Кл/кг.
Электрический ток в металлах это направленное и упорядоченное движение свободных электронов.
Скорость упорядоченного движения электронов прямо пропорциональна напряженности поля в проводнике. (v ~ E)
Электрический ток в металлах это направленное и упорядоченное движение свободных электронов.
Построить удовлетворительную количественную теорию движения электронов в металле на основе законов классической механики невозможно.
Движение электронов в металле подчиняется законам квантовой механики.
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов
Жидкости, как и твердые тела, могут быть диэлектриками (дистиллированная вода), проводниками(растворы и расплавы электролитов, щелочей, солей, жидкие металлы) и полупроводниками (расплавленный селен, расплавы сульфидов и т.д.).
Электролиты – вещества, растворы и расплавы которых обладают ионной проводимостью.
Электролиты – водные растворы солей, кислот и щелочей.
В растворах и расплавах электролитов перенос зарядов под действием электрического поля осуществляется положительными и отрицательными ионами, движущимися в противоположных направлениях.
При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит распад молекул электролитов на ионы.
Этот процесс называется электролитической диссоциацией.
Электролитическая диссоциация – расщепление молекул электролита на положительные и отрицательные ионы под действием растворителя.
Степень диссоциации – отношение количества молекул, диссоциировавших на ионы, к общему количеству молекул вещества.
Вследствие теплового движения молекул растворимость существенно зависит от температуры.
Степень диссоциации, т.е. доля молекул в растворенном веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры, концентрации раствора и диэлектрической проницаемости e растворителя.
С увеличением температуры степень диссоциации возрастает и, следовательно, увеличивается концентрация положительно и отрицательно заряженных ионов.
Носителями заряда в водных растворах или расплавах электролитов являются положительно или отрицательно заряженные ионы.
Поскольку перенос заряда в водных растворах или расплавах электролитов осуществляется ионами, такую проводимость называют ионной.
Жидкости могут обладать и электронной проводимостью. Например, жидкие металлы.
Положительные и отрицательные ионы могут возникать и при плавлении твердых электролитов в результате распада полярных молекул из-за увеличения амплитуды тепловых колебаний.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100