Основы закономерности цепей постоянного тока. Закон Ома, 1-2 и 2-е правила Кирхгофа. Область применения постоянного тока.

Электрическим токам называется всякое упорядоченное движение электрических зарядов в пространстве.

Упорядоченное движение свободных зарядов, возникающее в проводнике под действием электрического поля называется током проводимости.

Упорядоченное движение электрических зарядов путем перемещения в пространстве заряженного тела называется конвекционным электрическим током.

За направление электрического тока принимается движение положительных зарядов. В действительности в металлических проводниках электрический ток создается движением электронов в противоположном направлении.

Силой тока называется количество электричества, проходящее через поверхность за единицу времени:

Плотностью тока называется величина тока, проходящего через единичную площадь:

Ток называется постоянным, если его сила и направление не меняются с течением времени. Для постоянного тока

Носителями тока в металлах являются электроны проводимости. В классическом приближении эти электроны рассматриваются как электронный газ.

Законы постоянного тока.

Закон Ома.

Напряжение на участке цепи равно произведению его сопротивления R [Ом] на силу тока I, [А]:

U=RI,B.

При последовательном соединении резисторов

R=R1+R2;

при параллельном соединении:

Мощность, выделяемая в проводнике равна:

.

Энергия, выделяющаяся за время Т, равна:

Правило Кирхгофа первое.

Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

Правило Кирхгофа второе (правило контуров).

В любом замкнутом контуре сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме приложенных в нем э.д.с.

Емкость конденсатора равна:

где 0 = 8,85 • 10-12 Ф/м — диэлектрическая проницаемость вакуума,  — относительная диэлектрическая проницаемость изолятора между пластинами, S — площадь пластин, d — расстояние между ними.

При параллельном соединении конденсаторов:

С = С1 + С2.

При последовательном соединении:

Заряд, накопленный в конденсаторе:

Q=CU=IT,

где Q — заряд, Кл; С — емкость конденсатора, Ф; U — напряжение, В; I — зарядный ток, А; T — время заряда, с.

Энергия, запасенная в конденсаторе:

Величина индуктивности равна

где μ0= 1,25 • 10~6, Гн/м — магнитная проницаемость вакуума;  — относительная магнитная проницаемость сердечника; S — площадь сердечника, м2; l — длина магнитной силовой линии, м; ω — число витков провода на сердечнике.

При последовательном соединении индуктивностей:

L=L1+L2.

При параллельном соединении:

Э.д.с самоиндукции:

Энергия, запасенная в индуктивности:

Постоянный ток используется в промышленности для силовых транспортных электродвигателей (электропоезда, трамвай, троллейбус, электрокары) в связи с возможностью широкого регулирования скорости вращения и изменения момента на валу ротора двигателя, а электролитических технологиях (производство алюминия, меди, нанесение покрытий).