Prąd elektryczny U R I =

Transkrypt

1 Prąd elektryczny porządkowany ruch ładunków elektrycznych (nośnków prądu). Do scharakteryzowana welkośc prądu służy natężene prądu określające welkość ładunku przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnka w jednostce czasu dq/dt Jednostką natężena prądu jest amper AC/s. Amper jest jednostką podstawową w układze S, kulomb jest jednostką pochodną. Ładunek C przepływa w cągu s przez przekrój poprzeczny przewodnka przez który przepływa prąd o natężenu A Przepływ prądu przez przewodnk wążę sę z występowanem napęca pomędzy jego końcam -opór przewodnka, opór merzymy w Ω (omach) Ω V/A Dla przewodnka którego opór ne zależy od natężena płynącego przezeń prądu const, obowązuje prawo Ohma w myśl którego natężene prądu płynącego przez przewodnk jest wprost proporcjonalne do spadku napęca pomędzy jego końcam

2 Zwązek gęstośc prądu j z koncentracją nośnków prądu n ch ruchlwoścąµ Dla jednorodnego przepływu w całym przekroju przewodnka gęstość prądu gdze Spole przekroju przewodnka j r j / S Ładunek przepływający w czase t Q qnsv t V-prędkość dryfu nośnków prądu-średna prędkość nośnków prądu wzdłuż kerunku µ, σ, ρ jego przepływu, n- koncentracja nośnków prądu, q- ładunek nośnka prądu j / S Q / S t n qv V µ E E- wartość natężena pola elektrycznego skerowanego równolegle do kerunku przepływu prądu, µ-ruchlwość nośnków j n q µ E σe Przewodność Opór właścwa σ n q µ ρ / σ / n q właścwy Dla przewodnka dla którego stosuje sę prawo Ohma µ,σ,ρ S js σes σ S j σe l ρ l ne zależą od E S l V t S l ρ S µ l-długość przewodnka

3 ρ / n q µ Welkość oporu właścwego stanow podstawową marę podzału materałów na przewodnk 8 ρ 0 Ωm półprzewodnk zolatory 0 9 ρ 0 Ωm 0 Ωm 6 0 Ωm 0 Ωm ρ W metalach będących przewodnkam opór właścwy rośne (w temperaturach blskch temperaturze pokojowej zwykle lnowo) ze wzrostem temperatury na skutek zmnejszena ruchlwośc nośnków prądu, którym są elektrony, na skutek zwększena częstotlwośc ch zderzeń z drganam atomów w krysztale. Przy tym prędkość dryfu elektronów jest rzędu 0-7 m/s jest około 3 rzędów welkośc mnejsza od średnej prędkośc ruchu elektronów w ch ruchu mędzy zderzenam W półprzewodnkach obserwuje sę często bardzo szybk (wykładnczy) spadek oporu właścwego ze wzrostem temperatury wynkający ze wzrostu koncentracj nośnków prądu ze wzrostem temperatury. Nośnkam prądu mogą być elektrony o ujemnym ładunku dzury o dodatnm ładunku. r Kerunek wektora gęstośc prądu j nqv jest zgodny z kerunkem wektora określającego prędkość dryfu hpotetycznych nośnków prądu o dodatnm ładunku, nawet wówczas gdy nośnk prądu mają ładunek ujemny (elektrony). r

4 Za kerunek przepływu prądu przyjmuje sę umowne kerunek w jakm płynęły by dodatne nośnk prądu nawet wówczas gdy jest on przenoszony przez nośnk o ładunku ujemnym (np. elektrony w metalu). Przepływ prądu stałego może następować w obwodze elektrycznym do którego dołączono ognwo elektryczne będące źródłem sły elektromotorycznej ε, powodującej powstane różncy potencjałów (napęca) ε - r- opór ε r r wewnętrzny ε r ognwa ε t r ε t ( ) t -energa jaka w jednostce czasu t jest dostarczana przez ognwo nośnkom prądu Na elemence obwodu elektrycznego o oporze wydzela sę w czase t energa: E t t t/ gdze - spadek napęca na tym elemence obwodu Gdy elementem tym jest opornk energa ta jest wydzelana w postac cepła Jula- Lenza, które jest tym wększe m wększe jest natężene prądu.

5 Prawo Krchoffa Algebraczna suma natężeń prądów wpływających do węzła sec jest równa sume natężeń prądów wypływających z węzła sec. Prawo Krchoffa wynka z zasady zachowana ładunku.

6 ε ε - - ε ε ε ε Prawo Krchoffa 0 0 Koneczność spełnena prawa Krchoffa warunkuje tez możlwość jednoznacznego określena zman potencjału przy przechodzenu pomędzy różnym punktam przewodnka 0 Suma algebraczna sł elektromotorycznych spadków napęć w obwodze zamknętym jest równa zeru. Gdy przemeszczamy sę w kerunku przepływu prądu to spadek napęca na opornku jest ujemny, zaś gdy w przecwnym to dodatn. Słę elektromotoryczną pszemy z gdy wywołała by ona przepływ prądu w kerunku zgodnym z kerunkem okrążana obwodu przy braku nnych sł elektromotorycznych. Prawo Krchoffa można wyprowadzć z zasady zachowana energ uwzględnając fakt ż ε jest mocą dostarczoną nośnkom prądu przez ognwo elektryczne, zaś ε jest mocą, które nośnk oddają ognwu, zaś wyrazu typu oznaczają moc wydzelaną na opornkach.

7 ,,,,,, ównoległe łączene opornków Odwrotność oporu opornka zastępczego / jest równa sume odwrotnośc oporów opornków połączonych równolegle

8 Szeregowe łączene opornków,,,,,, Opór opornka zastępczego jest równy sume oporów opornków połączonych szeregowo