STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

Transkrypt

1 STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

2 Natężenie prądu elektrycznego Wymuszenie w przewodniku różnicy potencjałów powoduje przepływ ładunków elektrycznych. Powszechnie przyjmuje się, że przepływający prąd ma taki sam kierunek jak przepływ ładunków dodatnich chociaż w metalach za przepływ ładunku odpowiedzialne są ujemnie naładowane elektrony swobodne. Natężenie prądu stałego definiujemy jako ładunek przepływający w jednostce czasu przez poprzeczny przekrój przewodnika: I = ΔQ Δt Amper: A = C S

3 SIŁA ELEKTROMOTORYCZNA + oraz - oznaczają wyższy i niższy potencjał odpowiednio ε Siła elektromotoryczna to czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznym (wymusza ona różnicę potencjałów w obwodzie / układzie czyli zmusza ładunki do ruchu). W samym źródle ładunek porusza się w stronę wyższego potencjału, tzn. jego energia potencjalna rośnie kosztem pracy źródła.

4 PRAWO OHMA W stałej temperaturze natężenie prądu płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do napięcia panującego między końcami przewodnika. R = U I V A = Ω = Ohm R + + i - oznaczają wyższy i niższy potencjał odpowiednio I U Współczynnik proporcjonalności R nazywa się oporem.

5 Symbole wykorzystywane do prezentacji obwodów elektrycznych przewodnik z zaniedbywalną rezystancją R opornik (rezystor) idealne źródło siły elektromotorycznej źródło siły elektromotorycznej z rezystancją wewnętrzną woltomierz amperomierz

6 OBWODY ELEKTRYCZNE węzły, oczka i gałęzie gałąź węzeł oczko ε + - Węzłem obwodu nazywamy punkt, w którym schodzą się co najmniej trzy prądy. Gałęzią obwodu nazywamy taki odcinek łączący dwa węzły, w którym prąd ma taką samą wartość. Oczkiem obwodu nazywamy połączenie gałęzi tworzące kontur zamknięty mający tę własność, że po usunięciu któregokolwiek elementu kontur przestaje być zamknięty.

7 I prawo Kirchhoffa Dla węzła obwodu elektrycznego suma algebraiczna natężeń prądów wpływających(+) i wypływających( ) jest równa zeru.

8 II prawo Kirchhoffa Dla oczka obwodu elektrycznego algebraiczna suma napięć źródłowych (ε) i odbiornikowych (U) jest równa 0. ε 1 U 1 U 2 U 3 U 4 ZASTOSOWANIE PRAWA: Zaznaczyć kierunki prądu w każdym oczku obwodu (wybór kierunków dowolny) Zaznaczyć wszystkie wzrosty potencjału jakie napotyka się obchodząc dowolną pętlę obwodu; jeśli przechodzi się przez opornik zgodnie z kierunkiem prądu, to mamy spadek potencjału, czyli odwróconą strzałkę ε 2 Dla oczka na rysunku uzyskujemy: Ostatnim etapem jest obejść (zgonie lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara) każdą pętlę i napisać sumę wzrostów (lub spadków) potencjałów, przyrównując ją do zera. ε 1 U 2 +U 3 +U 4 ε 2 U 1 = 0

9 Zadania 1. Obliczyć natężenia prądów we wszystkich gałęziach obwodu przedstawionego na rysunku oraz napięcia na oporach R 1, R 2 i R 3 jeżeli ε 1 = 20V, ε 2 =35V, R 1 = 0.8 Ω, R 2 = 1 Ω, R 3 = 2 Ω.

10 Zadania 2. Cztery oporniki o oporach R 1, R 2, R 3 i R 4 połączono z ogniwem o sile elektromotorycznej ε i oporze wewnętrznym r. Znaleźć różnicę potencjałów ΔV AB między punktami A i B. R 2 R B 3 A R 1 r + - ε R 4

11 KONDENSATOR W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO W warunkach równowagi prąd stały nie płynie przez gałąź zawierającą naładowany kondensator. ε R I = 0 C

12 Zadania 3. Dwa kondensatory o pojemnościach C 1 i C 2 oraz dwa oporniki R 1 i R 2 połączono z ogniwem o sile elektromotorycznej ε i oporze wewnętrznym r. Znaleźć różnicę potencjałów ΔV AB między punktami A i B. C 1 C B 2 A R 1 r + - ε R 2