Prąd elektryczny - przepływ ładunku

Transkrypt

1 Prąd elektryczny - przepływ ładunku I Q t Natężenie prądu jest to ilość ładunku Q przepływającego przez dowolny przekrój przewodnika w ciągu jednostki czasu t. Dla prądu stałego natężenie prądu I jest wyrażone stosunkiem ładunku, który przepłynął do czasu przepływu I t dq t dt Nośniki ładunku elektrony, jony

2 Prąd elektryczny - przepływ ładunku t Q I t Q t t I d d ),d cos( d d d S j S j S j I S I α S I j cos

3 Prąd elektryczny model mikroskopowy V e ~10 6 m/s V D ~10-4 m/s

4 Prawo Ohma Stosunek napięcia na końcach przewodnika do natężenia prądu wywołanego tym napięciem jest wielkością stałą i charakterystyczną dla danego przewodnika. Wielkość ta zależy zarówno od kształtu przewodnika jak i materiału, z którego jest wykonany i nazywana jest oporem elektrycznym lub rezystancją: U I R const.

5 Prawo Ohma 1

6 Zależność temperaturowa przewodności - 0 = 0 (T-T 0 )

7 Zależność temperaturowa przewodności - 0 = 0 (T-T 0 )

8 Zależność temperaturowa przewodności

9 Zależność temperaturowa przewodności Nadprzewodniki

10 Mikroskopowe prawo Ohma I S σ U l j σ E Jeśli w wybranym punkcie ośrodka przewodzącego natężenie pola elektrycznego ma wartośd E to w otoczeniu tego punktu wektor gęstości prądu ma wartośd wprost proporcjonalną do wektora natężenia pola ze współczynnikiem proporcjonalności równym przewodności elektrycznej materiału σ nqμ

11 Prąd elektryczny model Drudego rozpraszanie jest określone przez tzw. czas relaksacji Równanie ruchu: Teoria Drudego dobrze opisuje zjawisko oporu elektrycznego. Nie wyjaśnia wartości przewodności uzyskanych dla poszczególnych metali. Zła zależność temperaturowa

12 Prąd elektryczny model Blocha Elektrony są rozpraszane jedynie na niedoskonałościach sieci krystalicznej. Model poprawnie opisuje przewodność różnych metali i jej zależność temperaturową.

13 Moc i energia prądu elektrycznego Prawo Joule a Przy przesyłaniu energii elektrycznej należy zredukować prąd (co zmniejsza straty cieplne)

14 Obwód elektryczny Siła elektromotoryczna (SEM) Energia elektryczna jaką uzyskuje jednostkowy ładunek elektryczny w źródle prądu elektrycznego. Źródło energii: -chemiczne (baterie, ogniwa paliwowe) - mechaniczne (prądnica) -termoogniwa -fotoogniwa itp.

15 Obwód elektryczny Siła elektromotoryczna (SEM) Energia elektryczna jaką uzyskuje jednostkowy ładunek elektryczny w źródle prądu elektrycznego. Źródło energii: -chemiczne (baterie, ogniwa paliwowe) - mechaniczne (prądnica) -termoogniwa -fotoogniwa itp.

16 Proste obwody Połączenie szeregowe Połączenie równoległe

17 Proste obwody Połączenie szeregowe Połączenie równoległe

18 Proste obwody Połączenie szeregowe Połączenie równoległe

19 Prawa Kirchoffa I Prawo Kirchoffa Suma natężeń prądów dopływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła II Prawo Kirchoffa Suma wartości sił elektromotorycznych występujących w obwodzie zamkniętym równa jest sumie wartości spadków napięcia na elementach tego obwodu (dla prądu zmiennego na elementach pasywnych obwodu). Reguła oporu: Gdy przemieszczamy się (w myśli) wzdłuż opornika w kierunku przepływu prądu zmiana potencjału wynosi -IR, przy ruchu w przeciwna stronę +IR Reguła SEM: W doskonałym źródle SEM zmiana potencjału wynosi +ε, gdy poruszamy się (w myśli) zgodnie z kierunkiem strzałki SEM, a przy ruchu w przeciwną stronę wynosi -ε

20 Prawa Kirchoffa I Prawo Kirchoffa Suma natężeń prądów dopływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła II Prawo Kirchoffa Suma wartości sił elektromotorycznych występujących w obwodzie zamkniętym równa jest sumie wartości spadków napięcia na elementach tego obwodu (dla prądu zmiennego na elementach pasywnych obwodu).

21 Pomiar natężenia i napięcia

22 Ładowanie kondensatora

23 Neurony