DC 전류는 도체의 전류 저항입니다. 직류 전류

11학년 물리학에서(Kasyanov V.A., 2002),
작업 №17
장으로 " 일정한 전류. 주요 조항».

전기

전기- 전하를 띤 입자의 질서정연한(방향성) 이동 도체에서 자유 전하(전류 캐리어)의 방향성 이동은 외부 전기장의 영향으로 가능

양전하를 띤 입자의 이동 방향은 전류의 방향으로 간주됩니다.

주어진 시간의 현재 강도- 통과한 전하의 크기 비율의 극한과 같은 스칼라 물리량 횡단면지휘자, 통과 시간 간격

전류 단위(SI 기본 단위) - 암페어(1A) 1A = 1C/s

끊임없는 전기 - 시간이 흘러도 변하지 않는 전류

현재 소스- 양전하와 음전하를 분리하는 장치

제3자 세력- 전류원에서 전하 분리를 일으키는 비전기적 힘

EMF-스칼라 물리량은 양전하를 전류 소스의 음극에서 양전하로 이동시키는 외부 힘의 작업 비율과 같습니다.

EMF는 개방 전류 소스의 극 사이의 전압과 같습니다.

균질 도체에 대한 옴의 법칙(회로 섹션):균일한 도체의 전류는 인가 전압에 정비례하고 도체의 저항에 반비례합니다.

도체의 저항은 저항과 길이에 정비례하고 단면적에 반비례합니다.

저항 단위는 옴(1옴)입니다. 1옴 = 1V/A

저항기- 일정한 저항을 갖는 도체

비저항 - 스칼라 물리량, 단위 길이 및 단위 면적의 균일한 원통형 도체의 저항과 수치적으로 동일합니다.

저항의 단위는 저항계(1ohm·m)입니다.

금속 도체의 비저항은 온도에 따라 선형적으로 증가합니다.

어디서 ρ 0 - T 0 \u003d 293 K, ΔT \u003d T-T 0, α에서 저항률 - 저항 온도 계수. 단위 온도 계수저항 K -1 . 반도체의 저항은 전류를 전달할 수 있는 자유 전하의 수가 증가하기 때문에 온도가 증가함에 따라 감소합니다.

구멍- 과도한 양전하를 갖는 결정 격자의 빈 전자 상태.

초전도성- 물질의 저항이 갑자기 0으로 떨어지는 물리적 현상.

임계 온도물질이 정상 상태에서 초전도 상태로 갑자기 전이되는 온도입니다.

동위원소 효과- 결정 격자의 이온 질량에 대한 임계 온도의 의존성.

초전도체의 전류는 결정 격자와의 상호 작용에 의해 상호 연결된 전자 쌍의 조정된 이동으로 인한 것입니다.

~에 직렬 연결저항기에서 회로의 총 저항은 저항의 합과 같습니다. 병렬 연결저항, 회로의 전도도는 전도도의 합과 같습니다. 폐쇄 회로에 대한 옴의 법칙:폐쇄 회로의 전류 강도는 소스의 EMF에 정비례하고 회로의 임피던스에 반비례합니다.

여기서 R 및 r은 회로의 외부 및 내부 저항입니다.

직렬로 연결된 여러 전류 소스가 있는 폐쇄 회로에 대한 옴의 법칙:

직렬 연결된 전류 소스가 있는 폐쇄 회로의 전류 강도는 EMF의 대수적 합에 정비례하고 회로의 임피던스에 반비례합니다.

전류계전류의 세기를 측정하고 직렬로 회로에 포함

분로- 측정 한계를 증가시키기 위해 전류계에 병렬로 연결된 도체 *

여기서 RA는 전류계의 저항이고, n은 측정 한계의 변화의 다중도입니다.

전압계측정 전압. 병렬로 연결됨

추가 저항 -측정 범위를 늘리기 위해 전압계와 직렬로 연결된 도체.

여기서 R v는 전압계의 저항 도체에서 방출되는 열의 양은 전류의 일과 같습니다.

줄 렌츠 법칙:전류가 흐르는 도체에서 방출되는 열의 양은 전류 강도의 제곱, 도체 저항 및 전류가 통과하는 데 걸리는 시간의 곱과 같습니다.

전류 전력 -도체에서 전하를 띤 입자가 질서정연하게 움직이는 동안 전기장이 단위 시간당 한 일

부하 저항이 전류 소스 및 공급 전선의 총 저항과 같으면 최대 전력이 소비자에게 전달됩니다.

고체와 같은 액체는 전류의 도체가 될 수 있습니다.

전해질- 용액과 용융물이 이온 전도성을 갖는 물질.

전해 해리 -용매의 작용으로 전해질 분자가 양이온과 음이온으로 쪼개지는 현상

전기분해- 전류가 용액을 통해 흐를 때 전해질을 구성하는 물질의 전극에서 방출(또는 용융)

패러데이의 법칙:전극에서 방출되는 물질의 질량은 전해질 용액(용해)을 통과한 전하에 정비례합니다. 여기서 k는 물질의 전기화학적 등가물입니다.

전기화학적 당량의 단위는 펜던트당 킬로그램(1kg/C)입니다.

결합된 패러데이의 법칙:

여기서 M은 몰 질량, n은 원자가 화학 원소; 패러데이 상수 F = 9.65-10 4 C/mol.

일정한 전류는 금속 와이어와 같은 전도성 물질을 통해 음(-) 영역에서 양(+) 전하 영역으로 전자의 연속적인 이동입니다. 정전기 방전은 음으로 대전된 표면에서 양으로 대전된 표면으로 대전된 입자의 자발적인 이동이지만 도체를 통해 입자의 연속적인 이동은 없습니다.

전자의 흐름을 생성하려면 일정한 전류 회로가 필요합니다. 이것은 에너지원(예: 배터리)이며 양극에서 음극으로 가는 전도체입니다. 다양한 전기 장치가 회로에 포함될 수 있습니다.

전자의 지속적인 이동

직류는 금속 와이어와 같은 전도성 물질을 통한 전자의 지속적인 이동입니다. 대전된 입자는 양(+) 전위로 이동합니다. 전기의 흐름을 생성하려면 전원으로 구성된 전기 회로가 필요합니다. 직류및 폐루프를 형성하는 와이어를 포함한다. 이러한 회로의 좋은 예는 손전등입니다.

음으로 대전된 전자는 전선을 통해 전원 공급 장치의 양극(+)으로 이동하지만 전류 이동은 반대 방향으로 표시됩니다. 이것은 불행하고 혼란스러운 관습의 결과입니다. 전류를 실험한 과학자들은 전기가 (+)에서 (-)로 이동한다고 믿었고 이는 전자가 발견되기 이전에도 일반적으로 받아들여졌습니다. 실제로 음전하를 띤 입자는 전류가 흐르는 방향과 반대 방향으로 양극쪽으로 이동합니다. 혼란스럽긴 하지만 일단 합의가 이루어지면 고치기가 어렵습니다.

전압, 전류 및 저항

전선이나 다른 도체를 통과하는 전기는 전압 U, 전류 I 및 저항 R로 특성화됩니다. 전압은 위치 에너지입니다. 전류는 도체에서 전자의 흐름이고 저항은 마찰력입니다.

일정한 전류를 생각하는 좋은 방법은 호스를 통해 흐르는 물의 비유를 사용하는 것입니다. 전압은 음으로 하전된 전자의 과잉으로 인해 전선의 한쪽 끝에서 상승하는 전위입니다. 호스의 수압이 증가한 것과 같습니다. 전위는 전자가 와이어를 통해 양전하 영역으로 이동하도록 합니다. 이 위치 에너지를 전압이라고 하며 볼트로 측정됩니다.

직류는 암페어 단위로 측정되는 전자의 흐름입니다. 그것은 호스를 통해 흐르는 물의 속도와 같습니다.

옴은 전기 저항의 측정 단위입니다. 도체의 원자는 전자가 거의 마찰 없이 통과할 수 있도록 배열됩니다. 절연체 또는 불량 도체에서 원자는 강한 저항을 제공하거나 하전 입자의 이동을 방해합니다. 이것은 호스를 통과할 때 호스에서 물의 마찰과 유사합니다.

따라서 전압은 압력과 같고 흐름은 전류와 같으며 유압 저항은 전기와 같습니다.

직류의 생성

정전기는 금속선을 통해 방전될 수 있지만 직류는 아닙니다. 그들은 배터리와 발전기입니다.

배터리는 화학 반응을 사용하여 DC 전기를 생성합니다. 예를 들어, 자동차 배터리황산 용액에 놓인 납판으로 구성됩니다. 플레이트가 그리드 또는 자동차의 교류 발전기로부터 전하를 받으면 화학적으로 변화하여 전하를 유지합니다. 이 DC 소스는 자동차 헤드라이트 등에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 문제는 황산매우 부식성이 있고 위험합니다.

다른 배터리는 레몬과 별도로 만들 수 있습니다. 충전이 필요하지 않지만 다양한 금속의 산 반응에 따라 다릅니다. 구리와 아연이 가장 잘 작동합니다. 구리선이나 동전을 사용할 수 있습니다. 아연 도금 못을 다른 전극으로 사용할 수 있습니다. 철분도 효과가 있지만 그렇지는 않습니다. 붙을 만큼 구리 와이어일반 레몬에 아연 도금 못을 넣고 전압계로 그 사이의 전압을 측정하십시오. 일부는 이 배터리로 손전등을 켤 수 있었습니다.

신뢰할 수 있는 소스는 자석의 북극과 남극 사이에 권선된 와이어로 만들어진 발전기입니다.

따라서 직류는 금속 와이어와 같은 도체의 음극에서 양극으로 전자가 연속적으로 이동하는 것입니다. 하전 입자의 통과에는 회로가 필요합니다. 그것에서 전류 이동 방향은 전자의 흐름과 반대입니다. 회로는 전압, 전류 및 저항과 같은 양을 특징으로 합니다. DC 소스는 배터리와 발전기입니다.

전기 회로

직류의 전기 회로는 도체가 연결된 극에 소스로 구성되어 수신기를 폐쇄 회로로 연결합니다. 이것은 전류 통과의 전제 조건입니다. 회로는 직렬, 병렬 또는 조합일 수 있습니다.

배터리와 같은 직류 전원을 사용하여 양극과 음극을 전선으로 전구와 같은 부하에 연결하면 전기 회로가 형성됩니다. 즉, 한 배터리 터미널에서 다른 배터리 터미널로 전기가 흐릅니다. 램프와 직렬로 스위치를 설치할 수 있으며 필요한 경우 직류 공급을 조절합니다.

DC 소스

회로에는 전원이 필요합니다. 일반적으로 배터리 또는 축전지가 사용됩니다. 또 다른 에너지원은 DC 발전기입니다. 또한 정류기를 통해 교류를 전달할 수 있습니다. 일부 휴대용 장치(예: 스마트폰)에 사용되는 공통 어댑터는 220V를 변환합니다. 교류 5V의 일정한 전압으로

지휘자

전선과 부하는 전기를 전도해야 합니다. 구리 또는 알루미늄은 우수한 전도체이며 저항이 낮습니다. 백열등의 텅스텐 필라멘트는 전류를 전도하지만 저항이 높아 가열되어 빛을 발합니다.

직렬 및 병렬 연결

전기 회로에서 전구와 같은 여러 장치를 배터리의 양극과 음극 사이에 한 줄로 연결할 수 있습니다. 이러한 연결을 직렬이라고 합니다. 이 배열의 한 가지 문제는 하나의 전구가 타버리면 스위치 역할을 하여 전체 회로를 차단한다는 것입니다.

수신기를 병렬로 연결할 수도 있으므로 램프 중 하나가 꺼지더라도 회로의 전원이 차단되지 않습니다. 병렬 회로켜는 것은 크리스마스 트리 화환뿐만 아니라 집의 전기 배선도 병렬로 수행됩니다. 따라서 조명과 가전 제품은 서로 독립적으로 켜고 끌 수 있습니다.

옴의 법칙

직류 전류의 법칙에는 전기 회로의 가장 기본적인 공식인 옴의 법칙이 포함됩니다. 그에 따르면 도체를 통과하는 전류는 도체를 가로지르는 전위차에 정비례합니다. 이 법은 1827년에 처음 제정되었습니다. 독일의 물리학자 게오르크 옴그가 금속의 전도도를 조사했을 때. 옴의 법칙은 간단한 DC 전기 회로를 가장 잘 설명합니다. 교류에도 적용할 수 있지만 이 경우 다른 가능한 변수를 고려해야 합니다. 전류, 전압 및 저항 사이의 관계를 통해 다른 두 값을 알고 있는 경우 하나의 물리량을 계산할 수 있습니다.

옴의 법칙은 간단한 전기 회로에서 전압, 전류 및 저항 사이의 관계를 보여줍니다.. 가장 간단한 형태로 U = I × R로 작성됩니다. 여기서 U는 전압(볼트), I는 전류(암페어), R은 저항(옴)입니다. 따라서 I와 R을 알면 U를 계산할 수 있으며, 필요한 경우 대수적 방법으로 수식을 수정할 수 있습니다. 예를 들어, U와 R을 알고 내가 찾아야 한다면 I = U / R 방정식을 사용해야 하고, U와 I가 주어지고 R을 계산해야 하는 경우 R = U / 나는 사용된다.

옴의 법칙의 중요성은 방정식에서 두 변수의 값을 알면 세 번째 변수를 결정할 수 있다는 것입니다. 이러한 물리량은 전압계로 측정할 수 있습니다. 대부분의 전압계 또는 멀티미터는 DC 및 AC 전류의 U, I, R을 측정합니다.

U, I, R 계산

알려진 전류 및 저항이 있는 DC 전압은 공식 U = I × R로 찾을 수 있습니다. 예를 들어 I = 0.2A이고 R = 1000옴인 경우 U = 0.2A * 1000옴 = 200V입니다.

전압과 저항을 알면 전류는 방정식 I = V / R을 사용하여 계산할 수 있습니다. 예를 들어 U = 110V이고 R = 22000옴이면 I = 110V / 22000옴 = 0.005A입니다.

전압과 전류가 알려진 경우 R = V / I입니다. V = 220V이고 I = 5A이면 R = 220V / 5A = 44옴입니다.

이런 식으로, 옴의 법칙은 간단한 전기 회로에서 전압, 전류 및 저항 사이의 관계를 보여줍니다.. DC 및 AC 회로 모두에 적용할 수 있습니다.

DC 전원

회로에서 움직이는 전하(초전도체가 아닌 경우)는 에너지를 소비합니다. 모터가 과열되거나 회전할 수 있습니다. 전력전기 에너지가 기계적 에너지, 열 또는 빛과 같은 다른 형태로 변환되는 속도입니다. 전류와 전압의 곱과 같습니다: P = U × I. 와트로 측정됩니다. 예를 들어 U \u003d 220V이고 I \u003d 0.5A이면 P \u003d 220V * 0.5A \u003d 110W입니다.

DC(DC - 직류) - 시간이 지남에 따라 크기와 방향이 변하지 않는 전류.

실제로 직류는 일정한 값을 유지할 수 없습니다. 예를 들어, 정류기의 출력에는 항상 리플의 가변 구성 요소가 있습니다. 갈바니 전지, 배터리 또는 축전지를 사용할 때 에너지가 소모됨에 따라 전류량이 감소하며 이는 고부하에서 중요합니다.

직류는 일정한 값의 변화를 무시할 수 있는 경우에 조건부로 존재합니다.

전류와 전압의 일정한 성분. DC

정류기 또는 변환기의 출력에서 부하의 전류 모양을 고려하면 정류기의 필터 요소의 제한된 기능의 결과로 존재하는 전류 크기의 변화인 리플을 볼 수 있습니다.
어떤 경우에는 잔물결의 크기가 충분히 도달할 수 있습니다. 큰 값, 예를 들어 커패시터를 사용하지 않는 정류기에서 계산에서 무시할 수 없습니다.
이러한 전류는 일반적으로 맥동 또는 펄스라고 합니다. 이러한 경우 상수를 고려해야 합니다. DC및 변수 교류구성 요소.

DC 성분- 해당 기간 동안의 전류 평균값과 동일한 값.

AVG- 약어 Avguste - 평균.

가변 성분 AC- 전류 크기의 주기적 변화, 평균값에 대한 감소 및 증가.

맥동 전류의 크기가 평균값과 같지 않고 두 양의 제곱합의 제곱근 - 상수 성분 ( DC) 및 변수 구성 요소의 rms 값( 교류이 전류에 존재하는 )은 일정한 전력을 가지며 일정 성분의 전력에 더해진다.

위의 정의와 용어 교류그리고 DC전류와 전압 모두 동일하게 사용할 수 있습니다.

직류와 교류의 차이

기술 문헌의 연상적 선호 임펄스 전류하나의 영구적인 방향이 있기 때문에 종종 영구적이라고 합니다. 이 경우 가변 성분이 있는 직류가 무엇을 의미하는지 명확히 할 필요가 있습니다.
그리고 때때로 값을 주기적으로 변경하기 때문에 변수라고 합니다. 일정한 성분을 가진 교류.
일반적으로 규모가 더 크거나 컨텍스트에서 가장 중요한 구성 요소를 기본으로 사용합니다.

직류 또는 전압은 방향 외에도 주요 기준은 물리적 법칙의 기초 역할을하고 전기 회로의 계산 공식에서 결정적인 상수 값을 특징으로한다는 것을 기억해야합니다.
DC 성분은 평균값으로서 AC 매개변수 중 하나일 뿐입니다.

교류(전압)의 경우 대부분의 경우 기준이 중요합니다. 즉, 평균 값이 0일 때 일정한 구성 요소가 없는 것입니다.
이것은 커패시터, 전력 변압기, 전력선에 흐르는 전류입니다. 이것은 변압기 권선 및 가정용 전기 네트워크의 전압입니다.
이러한 경우, 상수 성분은 하중의 비선형 특성으로 인한 손실의 형태로만 존재할 수 있습니다.

DC 전류 및 전압 매개변수

현대 국내 기술 문헌에서 구식 "현재 강도"라는 용어는 더 이상 자주 사용되지 않으며 잘못된 것으로 인식된다는 점에 즉시 주목해야 합니다. 전류는 힘이 아니라 하전 입자의 이동 속도와 강도로 특징 지어집니다. 즉, 도체의 단면을 통해 단위 시간당 통과한 전하의 양입니다.
직류의 주요 매개변수는 전류의 크기입니다.

전류 측정 단위는 암페어입니다.
현재 값은 1암페어입니다. 충전하면 1초에 1쿨롱이 이동합니다.

전압 측정 단위는 볼트입니다.
1볼트의 전압 값은 1쿨롱의 전하를 흘렸을 때 1줄의 일을 하는 데 필요한 전기장의 두 지점 사이의 전위차입니다.

정류기 및 변환기의 경우 다음 매개변수가 종종 중요합니다. 정전압또는 현재:

리플 스팬전압(전류) - 최대값과 최소값의 차이와 같은 값.
리플 팩터- 가변 성분 AC 전압 또는 전류의 유효 값과 일정한 성분 DC의 비율과 같은 값.

4.1. 전류의 특성. 전도 전류의 존재 조건.

전기- 전하를 띤 입자의 질서정연한 움직임. 이러한 매체에서 생성된 전기장의 작용에 따라 자유 전하의 질서 있는 이동의 결과로 전도 매체에서 발생하는 전류를 전도 전류. 금속에서 전류 캐리어는 자유 전자, 전해질 - 음이온 및 양이온, 반도체 - 전자 및 정공, 가스 - 이온 및 전자입니다.

전류의 방향은 양전하의 질서있는 이동 방향입니다. 그러나 실제로 금속 도체에서 전류는 전류 방향과 반대 방향으로 움직이는 전자의 질서 있는 운동에 의해 수행됩니다.

현재 강도전하 비율과 동일한 스칼라 물리량이라고 함 dq,짧은 시간에 고려된 표면을 통해 이 간격의 값으로 전송됩니다. .

전류라고 한다 영구적 인, 현재의 강도와 방향이 시간에 따라 변하지 않는 경우. 직류용.

고전 전자 이론에 따르면 현재 강도 , 어디 이자형- 전자 전하 - 도체의 자유 전자 농도 - 전자의 지시된 이동 속도, 에스- 도체의 단면적. SI의 전류 강도 단위는 암페어입니다. 1A \u003d 1C / s - 1초에 1C의 전하가 도체 부분을 통과하는 전류 강도.

고려 중인 표면의 다양한 지점에서 전류의 방향과 이 표면에 대한 전류 강도 분포는 전류 밀도에 의해 결정됩니다.

전류 밀도 벡터전자의 이동 방향과 반대 방향으로 향합니다 - 금속의 전류 캐리어 및 하전 입자의 이동 방향에 수직인 작은 표면 요소를 통한 전류 강도의 비율과 수치적으로 동일합니다. DS이 요소의 영역: .

임의의 표면을 통한 전류 에스:, 벡터의 투영은 어디에 있습니까? 제이법선 방향으로.

균질한 지휘자를 위해.

전류는 전기장의 영향으로 발생합니다. 이 경우 도체에서 전하의 평형(정전기) 분포가 교란되고 표면과 부피가 등전위를 멈춥니다. 내부에 지휘자가 나타납니다 전기장, 그리고 도체 표면에서의 전기장 강도의 접선 성분. 도체의 전류는 도체의 모든 점이 등전위가 될 때까지 계속됩니다. 전류가 시간적으로 일정하기 위해서는 동일한 시간 간격 동안 동일한 전하가 단위 표면을 통해 흐를 필요가 있습니다. 이 전류가 흐르는 도체의 모든 지점에서 전기장의 강도는 변하지 않았습니다. 따라서 직류가 흐르는 도체의 어느 곳에서도 전하가 축적되거나 감소하지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 이러한 전하의 전기장이 변경됩니다. 지정된 조건은 DC 회로가 닫혀 있어야 하고 전류 강도가 회로의 모든 단면에서 동일해야 함을 의미합니다.

현재를 유지하려면, 원천 전기 에너지 - 모든 유형의 에너지를 전류 에너지로 변환하는 장치.

도체에 전기장이 생성되고 이를 유지하기 위한 조치가 취해지지 않으면 도체 내부의 전기장이 매우 빠르게 사라지고 전류가 멈춥니다. 전류를 유지하려면 닫힌 경로를 따라 이동할 전하 순환을 수행해야 합니다. 벡터 순환 정전기장는 0이므로 양전하가 전기장의 힘선을 따라 이동하는 영역과 함께 전기장의 힘에 대해 전하 이동이 발생하는 영역이 있어야 합니다. 이 영역에서 전하의 이동은 비전기적 힘의 도움으로 가능합니다. 외부 세력.

4.2. 기전력. 전압. 잠재적인 차이.

전류를 유지하기 위한 외부 힘은 전하에 대해 수행하는 작업으로 특징지을 수 있습니다. 양전하의 단위로 언급되는 외력의 일과 같은 값을 기전력(기전력).폐쇄 회로에서 작용하는 EMF는 외력의 전계 강도 벡터의 순환으로 정의할 수 있습니다.

EMF는 볼트로 표시됩니다.

전압(또는 전압 강하) 회로 섹션 1-2 점에서 사슬을 따라 이동할 때 정전기 및 외력의 결과 필드에 의해 수행된 작업과 수치적으로 동일한 물리량이라고 합니다. 1 바로 그거죠 2 단위 양전하: .

외부 힘이 없을 때 전압 유전위차와 일치합니다.

4.2. 직류법.

1826년 독일 과학자 G. Ohm은 균질한 금속 도체를 통해 흐르는 전류의 강도가 도체 양단의 전압 강하에 비례한다는 법칙을 실험적으로 확립했습니다. (적분 형태의 옴의 법칙). 동종의외력이 작용하지 않는 도체라고 합니다.

값 아르 자형~라고 불리는 전기 저항 도체의 경우 도체의 속성과 기하학적 치수에 따라 다릅니다. , 여기서 - 저항, 즉. 단면적이 1m 2 인 길이가 1m 2 인 도체의 저항 - 도체의 길이, 에스-도체의 단면적. 도체의 저항은 말하자면 도체의 전류 설정에 대한 도체 저항의 척도입니다. 저항의 단위는 1옴입니다. 도체는 전위차가 1V이고 전류가 1A이면 저항이 1옴입니다.

일반화 EMF가 있는 회로 섹션에 대한 옴의 법칙: 회로 섹션의 전기 저항과 전류 강도의 곱은 이 섹션의 전위 강하와 고려 중인 섹션에 포함된 모든 전기 에너지 소스의 EMF의 합과 같습니다. .

회로의 단면에 대한 일반화된 옴의 법칙은 전류 회로의 단면과 관련하여 에너지 보존 및 변환의 법칙을 표현합니다.

미분 형태의 옴의 법칙: 전도 전류 밀도는 강도에 비례합니다. 이자형도체의 전기장과 방향이 일치합니다. . 비례 계수는 매체의 특정 전기 전도도, 그리고 값 - 매체의 전기 저항.

저항 대 온도공식으로 표현된다 , 어디서 - 저항 , - 도체의 특성에 따른 저항의 열 계수 - 섭씨 온도.

25K 이하의 온도에서 많은 금속과 합금은 저항을 완전히 잃어 초전도체가 됩니다. 초전도성양자 현상이다. 초전도체에 전류가 흐르면 에너지 손실이 없습니다. 매우 강한 자기장은 초전도 상태를 파괴합니다.

온도 의존성:

일관된이러한 도체 연결은 한 도체의 끝이 다른 도체의 시작 부분에 연결될 때 호출됩니다. 직렬 연결된 도체를 통해 흐르는 전류는 동일합니다. 회로의 총 저항은 회로에 포함된 모든 개별 도체의 저항의 합과 같습니다.

평행한이러한 도체 연결은 모든 도체의 한쪽 끝이 한 노드에 연결되고 다른 쪽 끝이 다른 노드에 연결될 때 호출됩니다. . 병렬 연결의 경우 모든 도체의 전압은 연결 노드의 전위차와 동일하며 동일합니다. 모든 병렬 도체의 전도도(즉, 저항의 역수)는 모든 개별 도체의 전도도의 합과 같습니다. .

완전한 회로에 대한 옴의 법칙: 외부 저항으로 구성된 완전한 폐회로 아르 자형 EMF가 다음과 같은 전류 소스 , 및 내부 저항 . 완전한 회로의 전류 강도는 전류 소스의 EMF에 정비례하고 회로의 임피던스에 반비례합니다.

2.1. 일정한 전류.
현재 강도. 전류 밀도

전류는 전하의 방향성 이동입니다. 물질에 상당한 거리를 이동할 수 있는 자유 전하 캐리어(전자, 이온)가 포함되어 있으면 전기장이 있을 때 열적 무질서한 움직임에 중첩되는 지시된 움직임을 얻습니다. 결과적으로 자유 전하 캐리어는 특정 방향으로 이동합니다.

전류의 양적 특성은 단위 시간당 고려되는 표면을 통해 전달되는 전하의 크기입니다. 현재 강도라고 합니다. 전하 D가 시간에 따라 표면을 가로질러 이동하는 경우 큐, 전류는 다음과 같습니다.

SI 단위계의 현재 강도 단위는 암페어(A), . 시간에 따라 변하지 않는 전류를 정전류라고 합니다.

양수 및 음수 캐리어 모두 전류 형성에 참여할 수 있습니다. 전기장은 그들을 반대 방향으로 움직입니다. 전류의 방향은 일반적으로 양극 캐리어의 이동 방향에 의해 결정됩니다. 사실, 대부분의 경우 전류는 음전하를 띠고 전류 방향과 반대 방향으로 움직이는 전자의 움직임에 의해 생성됩니다. 양의 캐리어와 음의 캐리어가 전기장에서 동시에 움직이는 경우 총 전류는 각 부호의 캐리어에 의해 형성된 전류의 합으로 정의됩니다.

전류를 정량화하기 위해 전류 밀도라고 하는 다른 값도 사용됩니다. 전류 밀도는 전하의 이동 방향에 수직인 단위 면적을 단위 시간당 통과하는 전하와 동일한 값입니다. 전류 밀도는 벡터량입니다.

쌀. 3.1

로 나타내다 N현재 캐리어의 농도, 즉 단위 부피당 캐리어 수입니다. 전류가 흐르는 도체에 무한히 작은 면적 D를 그리자 에스, 하전 입자의 속도에 수직입니다. 그림 1과 같이 높이가 무한히 짧은 직선 실린더를 구성해 보겠습니다. 3.1. 이 실린더 내부에 포함된 모든 입자는 시간 영역을 통과하여 전하를 속도 방향으로 전달합니다.

따라서 단위 시간당 단위 면적을 통해 전하가 이동합니다. 속도 벡터와 방향이 일치하는 벡터를 도입합시다. 결과 벡터는 전류 밀도가 됩니다. 체적 전하 밀도가 있기 때문에 전류 밀도는 와 같습니다. 전류 캐리어가 양전하와 음전하를 모두 갖는 경우 전류 밀도는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

여기서 및 는 양전하와 음전하의 부피 밀도이고 는 정렬된 운동의 속도입니다.

벡터 필드는 강도 벡터의 선과 같은 방식으로 구성된 유선을 사용하여 묘사할 수 있습니다. 즉, 도체의 각 지점에서 전류 밀도 벡터는 전류 선에 접선 방향으로 향하게 됩니다.

기전력

도체에 전기장이 생성되고 이 필드가 유지되지 않으면 전류 캐리어의 이동으로 인해 도체 내부의 필드가 사라지고 전류가 멈춥니다. 회로의 전류를 충분히 오랫동안 유지하려면 닫힌 경로를 따라 전하의 이동, 즉 DC 라인을 닫을 필요가 있습니다. 따라서 폐쇄 회로에서 전하 캐리어가 정전기장의 힘에 대항하여 이동하는 섹션이 있어야 합니다. 즉, 전위가 낮은 지점에서 전위가 높은 지점으로 이동합니다. 이것은 외부 힘이라고 하는 비전기적인 힘이 있는 경우에만 가능합니다. 외부 힘은 쿨롱을 제외한 모든 성질의 힘입니다.

물리량, 회로의 주어진 섹션에서 단위 전하를 이동할 때 외력의 작업과 동일이 섹션에 작용하는 기전력(EMF)이라고 합니다.

기전력은 소스의 가장 중요한 에너지 특성입니다. 기전력은 전위와 마찬가지로 볼트 단위로 측정됩니다.

실제 전기 회로에서는 항상 전류(전류 소스)를 유지하는 부분을 선택하고 나머지는 "부하"로 간주할 수 있습니다. 외력은 반드시 전류원에서 작용하므로 일반적으로 기전력과 저항 아르 자형,이를 소스의 내부 저항이라고 합니다. 외력도 하중에 작용할 수 있지만 가장 단순한 경우에는 존재하지 않으며 하중은 저항만 특징으로 합니다.

회로의 각 지점에서 전하에 작용하는 결과적인 힘은 전기력과 제3자 힘의 합과 같습니다.

회로 1-2의 일부 섹션에서 전하에 대한 이 힘의 일은 다음과 같습니다.

섹션 1-2의 끝 사이의 전위차는 어디에 있습니까? - 기전력이 지역에서 운영하고 있습니다.

단일 양전하를 이동할 때 전기 및 외력에 의해 수행된 작업과 수치적으로 동일한 값을 전압 강하 또는 단순히 회로의 주어진 섹션에서 전압이라고 합니다. 따라서, .

외부 힘이 작용하지 않는 사슬의 부분을 균질이라고합니다. 전류 캐리어에 외력이 작용하는 영역을 비균질이라고 합니다. 회로의 균질한 부분의 경우, 즉 전압은 회로 부분의 끝에서 전위차와 일치합니다.

옴의 법칙

Ohm은 균일한 금속 도체를 통해 흐르는 전류의 강도가 도체 양단의 전압 강하에 비례한다는 법칙을 실험적으로 설정했습니다.

여기서 는 도체의 길이, 는 단면적, 는 전기 저항이라고 하는 재료의 특성에 따라 달라지는 계수입니다. 저항률은 1과 같은 단면적을 갖는 도체의 단위 길이의 저항과 수치적으로 동일합니다.

쌀. 3.2

등방성 도체에서 전류 캐리어의 정렬된 이동은 전계 강도 벡터의 방향으로 발생합니다. 따라서 벡터의 방향과 일치합니다. 도체의 같은 지점에서 와 사이의 연결을 찾자. 이를 위해 우리는 벡터와 평행한 발전기가 있는 기본 원통형 볼륨을 특정 지점 근처에서 정신적으로 선택합니다(그림 3.2). 실린더의 단면을 통해 전류가 흐릅니다. 선택된 체적 내부의 필드는 균일한 것으로 간주될 수 있으므로 실린더에 인가된 전압은 와 같습니다. 여기서 는 주어진 위치에서 필드 강도입니다. (3.2)에 따른 실린더의 저항은 입니다. 이 값을 공식 (3.1)에 대입하면 다음 관계에 도달합니다.

벡터와 방향이 같다는 사실을 이용하여 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

(3.4)를 다음 형식으로 다시 작성해 보겠습니다.

쌀. 3.3

이 공식은 체인의 비균질 단면에 대한 옴의 법칙을 나타냅니다.

전류 소스와 저항이 있는 부하를 포함하는 가장 단순한 폐쇄 회로를 고려하십시오. 아르 자형(그림 3.3). 우리는 리드선의 저항을 무시합니다. 퍼팅, 우리는 폐쇄 회로에 대한 옴의 법칙의 표현을 얻습니다.

작동 전류 소스의 단자에 연결된 이상적인 전압계는 회로의 균질한 부분(이 경우 부하 저항)에 대한 옴의 법칙에 따라 다음과 같이 전압을 표시합니다. 이 식의 현재 강도를 폐쇄 회로에 대한 옴의 법칙으로 대입하면 다음을 얻습니다.

이를 통해 전압이 유작업 소스의 터미널에서 항상 EMF보다 작습니다. 에 더 가깝다 더 많은 저항잔뜩 아르 자형.의 한계에서 오픈 소스 단자의 전압은 EMF와 같습니다. 반대의 경우에는 R=0, 이는 전류 소스의 단락에 해당하며, U=0, 그리고 단락 전류는 최대입니다: .

옴의 법칙을 사용하면 다음을 계산할 수 있습니다. 복잡한 사슬. 분기 회로는 섹션을 통해 흐르는 전류의 강도, 섹션의 저항 및 이러한 섹션에 포함된 EMF가 특징입니다. 전류 강도와 EMF는 대수적 양입니다. 즉 기전력이 선택한 방향으로 양전하의 이동에 기여하고 전류가 이 방향으로 흐르고 반대의 경우 음수이면 양수로 간주됩니다. 그러나 분기 체인의 직접 계산은 어려울 수 있습니다. 이 계산은 Kirchhoff가 제안한 규칙을 사용하여 크게 단순화됩니다.

키르히호프 규칙

G. Kirchhoff(1824-1887)는 옴의 법칙을 자세히 연구하고 다음에서 직류를 계산하는 일반적인 방법을 개발했습니다. 전기 회로, EMF의 여러 소스를 포함하는 것을 포함합니다. 이 방법은 Kirchhoff의 법칙이라는 두 가지 규칙을 기반으로 합니다. Kirchhoff의 첫 번째 규칙은 노드, 즉 3개 이상의 도체가 수렴하는 지점에 적용됩니다. 우리는 정전류의 경우를 고려하고 있기 때문에 모든 노드를 포함하여 회로의 모든 지점에서 사용 가능한 전하가 일정하게 유지되어야 하므로 노드에 흐르는 전류의 합은 유출되는 전류의 합과 같아야 합니다. 노드에 접근하는 전류를 양수로, 나가는 전류를 음수로 간주하는 데 동의하면 노드의 전류 강도의 대수적 합이 0과 같다고 말할 수 있습니다.

예를 들어 시계 방향과 같이 특정 방향으로 회로를 우회하여 동의하면 동일한 비율을 얻을 수 있습니다. 방향이 바이패스 방향과 일치하고 음수 - 방향이 바이패스 방향과 반대인 전류를 고려하십시오. . 우리는 또한 회로를 우회하는 방향으로 전위를 증가시키는 양의 EMF와 우회 방향의 전위를 낮추는 음의 EMF를 고려할 것입니다.

이 추론은 모든 폐쇄 루프에 적용될 수 있으므로 Kirchhoff의 두 번째 규칙은 일반적으로 다음과 같이 작성할 수 있습니다.