TZI/2025-26/1 сем/Зачеты/02_Электрический ток/Kazutin.md

Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц.

1. Основные понятия:

• Электрический заряд (q): Физическая величина, характеризующая способность тела участвовать в электромагнитном взаимодействии. Единица измерения: Кулон (Кл). • Виды зарядов: Положительные и отрицательные. • Элементарный заряд (e): Заряд протона (+e) или электрона (-e), e ≈ 1,602 × 10⁻¹⁹ Кл. • Закон сохранения электрического заряда: В замкнутой системе алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной. • Проводники: Вещества, содержащие большое количество свободных заряженных частиц (металлы, растворы электролитов, ионизированные газы). • Диэлектрики (изоляторы): Вещества, практически не содержащие свободных заряженных частиц (стекло, пластмасса, резина). • Полупроводники: Вещества, проводящие электрический ток лучше, чем диэлектрики, но хуже, чем металлы (кремний, германий). Их проводимость сильно зависит от температуры и примесей. • Электрический ток (I): Физическая величина, характеризующая скорость переноса электрического заряда через поперечное сечение проводника. Единица измерения: Ампер (А). I = q/t, где q - заряд, прошедший через сечение за время t. • Сила тока (I): То же, что и электрический ток (часто употребляется как синоним). • Плотность тока (j): Сила тока, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения проводника. j = I/S, где S - площадь сечения. • Электрическое напряжение (U): Физическая величина, характеризующая работу, совершаемую электрическим полем при перемещении единичного положительного заряда между двумя точками. Единица измерения: Вольт (В). U = A/q, где A - работа, q - заряд. • Разность потенциалов (φ₁ - φ₂): Напряжение между двумя точками. U = φ₁ - φ₂

1. Условия существования электрического тока:

• Наличие свободных заряженных частиц. • Наличие электрического поля, создающего и поддерживающего упорядоченное движение этих частиц. • Замкнутая электрическая цепь.

1. Закон Ома:

• Закон Ома для участка цепи: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению участка. I = U/R • Электрическое сопротивление (R): Физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Единица измерения: Ом (Ом). • Удельное сопротивление (ρ): Сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м². R = ρ(L/S), где L - длина проводника, S - площадь сечения. • Закон Ома для полной цепи: Сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна сумме внутреннего и внешнего сопротивлений цепи. I = ε/(R+r), где ε - ЭДС источника, R - внешнее сопротивление, r - внутреннее сопротивление. • Электродвижущая сила (ЭДС, ε): Физическая величина, характеризующая работу сторонних сил (не электрических) по разделению зарядов в источнике тока. Единица измерения: Вольт (В).

1. Соединение проводников:

• Последовательное соединение: Общая сила тока во всех проводниках одинакова, общее напряжение равно сумме напряжений на каждом проводнике, общее сопротивление равно сумме сопротивлений каждого проводника. • I = I₁ = I₂ = ... = Iₙ • U = U₁ + U₂ + ... + Uₙ • R = R₁ + R₂ + ... + Rₙ • Параллельное соединение: Общее напряжение на всех проводниках одинаково, общая сила тока равна сумме токов в каждом проводнике, обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений каждого проводника. • U = U₁ = U₂ = ... = Uₙ • I = I₁ + I₂ + ... + Iₙ • 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/Rₙ

1. Работа и мощность электрического тока:

• Работа электрического тока (A): Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении электрического заряда по проводнику. A = UIt = I²Rt = (U²/R)t Единица измерения: Джоуль (Дж). • Мощность электрического тока (P): Работа, совершаемая электрическим током в единицу времени. P = UI = I²R = U²/R Единица измерения: Ватт (Вт).

1. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца:

• Закон Джоуля-Ленца: Количество теплоты, выделяемое проводником с током, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. Q = I²Rt Единица измерения: Джоуль (Дж). • Применение теплового действия тока: Нагревательные приборы, лампы накаливания, электросварка.

1. Действия электрического тока (кроме теплового):

• Магнитное действие: Вокруг проводника с током возникает магнитное поле. Используется в электромагнитах, электродвигателях. • Химическое действие: Электролиз (разложение вещества на составные части под действием электрического тока). Используется в гальванотехнике (покрытие металлов другими металлами). • Физиологическое действие: Воздействие электрического тока на живые организмы. Используется в медицине (электростимуляция), но может быть и опасным (поражение электрическим током).