1.2. Ток, напряжение, мощность

Теория  /  1.2. Ток, напряжение, мощность

Электрический ток есть упорядоченное движение электрических зарядов как положительных q+, так и отрицательных q-. Интенсивность, или сила тока определяется количеством электрического заряда q qq-, прошедшего через поперечное сечение проводника за единицу времени:

Следовательно, ток представляет собой скорость изменения заряда во времени. Следует отметить, что величина заряда весьма мала, отрицательный заряд одного электрона  qе = 1,6·10-19 Кл.

Ток – величина алгебраическая, то есть имеет знак положительный или отрицательный. В физике за положительное направление тока условно принимается направление движения положительного заряда, в противном случае ток отрицателен. В теории электрических цепей нам часто неизвестно истинное направление движения зарядов, поэтому задаются условно положительным направлением тока. Условно положительное направление тока на участке цепи выбирается произвольно  и обозначается стрелкой, как это показано на рис. 1.4.

Выбранное  направление  тока  не  означает реального направления положительных зарядов, а только придает знаку тока определенный смысл. На рис. 1.4 положительное направление тока от точки 1 к точке 2. Кроме стрелки, это направление можно обозначить при помощи индексов: i12. Первая цифра показывает точку, от которой течет ток, вторая – точку, к которой течет ток.  Очевидно, что i12 =  i21.

Каждая точка электрической цепи имеет свой потенциал. Электрический потенциал φ численно равен работе, совершаемой силами поля по переносу единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку.

Ток всегда протекает от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом. Если потенциалы двух точек одинаковы, то ток между ними протекать не будет.

Прохождение электрического тока, то есть перенос заряда в цепи, связано с преобразованием или потреблением энергии W.

Напряжением называют количество энергии, затрачиваемой на перемещение единицы заряда из одной точки в другую:

Для напряжения, как и для тока, произвольно выбирают условно положительное направление, чаще всего его выбирают совпадающим с положительным направлением тока и указывают стрелкой (рис. 1.4). При согласованном выборе полярности тока и напряжения, очевидно, достаточно ограничиться только указанием направления тока.

Для положительного напряжения стрелка указывает направление от большего потенциала φ1  к меньшему φ2 . Таким образом, напряжение можно рассматривать как разность потенциалов двух точек цепи U12 = φ1 - φ2 .

Энергия. Если к участку цепи приложить напряжение U, то через этот участок будет проходить электрический заряд q. Энергия, затраченная на перемещение  заряда  q  на участке  цепи  с напряжением U в интервале времени от t =  – ∞, где  энергия принимается  равной нулю, до рассматриваемого момента времени t1 определяется соотношением:

Энергия – величина положительная.

Мощность – это скорость изменения энергии во времени. Мгновенная мощность  определяется выражением:

Мгновенная мощность – величина алгебраическая. Знак мощности определяется знаками  мгновенных  значений напряжения и тока: при совпадении знаков напряжения и тока мощность положительна, что соответствует потреблению энергии рассматриваемым участком цепи. При несовпадении знаков мощность отрицательна, что  свидетельствует о том, что энергия отдается участком цепи.

Все элементы электрической цепи подразделяются на активные и пассивные. Активные элементы – это источники электрической энергии, пассивные элементы – это сопротивление, индуктивность, емкость.  

Комментариев нет:

Отправка комментария