ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.06.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 0
гося со скоростью, не превышающей 0,1 скорости света, масса (т) равна m = 0,911 • 10-27 г. Отношение заряда электрона к его массе составляет
е |
1,6 • 10-ю к |
= 1,759108 k/a. |
т ~ |
0,911 ■10~27 г |
|
Масса электрона очень мала, а отношение его заряда к массе — величина очень большая. Поэтому под дей ствием сил электрического поля электрон может очень быстро и резко изменить скорость и направле ние движения. Именно эти свойства электрона и оп ределяют самое главное свойство электронных прибо
ров— б е з ы н е р ц и о |
н н ость. |
Благодаря этому в |
электронных лампах |
может |
осуществляться почти |
мгновенное замыкание и размыкание электрических цепей или же чрезвычайно быстрое изменение вели чины тока в электрической цепи.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Электрические заряды одинаковых знаков оттал киваются, а разных — притягиваются. Пространство, в котором действуют силы взаимного притяжения или отталкивания между электрическими зарядами, назы
вается э л е к т р и ч е с к и м |
по ле м. |
Интенсивность действия сил электрического поля |
|
на электрический заряд |
характеризуется н а п р я |
ж е н н о с т ь ю . |
|
Электрическое поле всегда сообщает движение за ряду, если силы поля, действующие иа этот заряд, не уравновешиваются какими-либо посторонними сила ми. Это говорит о том, что электрическое поле обла дает потенциальной энергией, т. е. способностью со вершать работу. Разность потенциалов двух точек поля называется н а п р я ж е н и е м .
Для измерения электрического потенциала и раз ности потенциалов, т. е. напряжения, введена специ альная единица, называемая в о л ь т о м {В). Для
измерения больших |
напряжений применяется единица |
|||
к и л о в о л ь т |
( к В ) , |
равная 1000 В. Малые величины |
||
напряжения |
измеряют |
в тысячных долях |
вольта — |
|
м и л л и в о л ь т а х |
или |
миллионных долях |
вольта — |
|
10
м и к р о в о л ь т а х . Таким образом, 1 /с£ = 1000 В; 1 В = 1000 мВ = 1 000 000 мкВ.
Электрическое поле действует по-разному на по мещенные в него различные тела. Все вещества в за висимости от характера действия электрического поля можно подразделить на три основные группы: про водники, полупроводники и диэлектрики (изоляторы).
Вещества, обладающие свободными и полусвобод
ными |
электронами, называются |
п р о в о д н и к а м и |
||
э л е к т р и ч е с к о г о , |
т о к а |
(например, металлы, |
||
уголь, |
растворы солей, |
щелочей |
и кислот). |
|
J
------- 1 |
© — |
© — |
э - |
0 -----*- |
|----- |
|
|
“ I |
+ |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Рис. |
3. Движение |
электронов и |
напра |
||
|
вление |
тока |
в |
проводнике |
|
П о л у п р о в о д н и к и — это вещества, обладаю щие малой электрической проводимостью и занимаю щие по ряду других физических свойств среднее положение между хорошими проводниками и диэлек триками (например, графит, кремний, германий, се лен и др.).
Вещества, имеющие очень мало свободных и по лусвободных электронов, называются д и э л е к т р и к а ми (например, воздух, фарфор, стекло, резина, пластмассы и др.). В обычном состоянии свободные электроны в проводниках беспорядочно (хаотически) передвигаются внутри вещества в различных направ лениях и с различными скоростями.
Если один конец проводникового материала со единить с плюсом батарейки, а другой — с минусом, то свободные электроны начнут быстро перемещаться внутри материала, устремляясь к положительному
полюсу батарейки (рис. 3). Электроны |
всегда |
дви |
жутся от того места, где они находятся в избытке |
(от |
|
минуса), туда, где имеется их недостаток |
(к плюсу). |
|
Такое направление движения электронов |
от минуса |
|
к плюсу называется и с т и н н ы м или |
д е й с т в и |
|
т е л ь н ым . Таким образом, происходит упорядоченll
ное передвижение свободных электронов в провод
нике, |
которое называется э л е к т р и ч е с к и м |
т о |
ком. |
Необходимым условием для протекания |
элек |
трического тока по проводнику является наличие разности потенциалов (напряжения) между его кон цами.
Разность |
потенциалов |
разомкнутого |
источника |
||||||||
тока |
(в данном |
случае батарейки) |
|
носит название |
|||||||
Ч |
|
|
|
|
э л е к т р о д в и ж у |
||||||
|
|
|
|
ще й |
с ил ы |
(ЭДС). |
|||||
'о |
|
|
|
|
|
Однако |
в |
элект |
|||
|
|
|
|
|
ротехнике |
принято |
|||||
Ч |
|
|
|
|
считать, что ток идет |
||||||
|
|
|
|
|
от |
плюса |
к минусу |
||||
|
|
|
|
|
(см. рис. 3). Такое |
||||||
|
|
|
|
|
движение тока было |
||||||
Ч |
|
|
|
|
установлено |
|
совер |
||||
|
|
|
|
шенно произвольно |
|||||||
|
|
|
|
|
еще |
до |
открытия |
||||
|
|
|
|
|
элементарных |
час |
|||||
Рис. 4. |
Условное |
графическое |
изо |
тиц — электронов. |
|||||||
|
Различают |
ток |
|||||||||
|
бражение тока: |
|
постоянный, |
|
пере |
||||||
а — постоянного; |
б — переменного; в — |
|
|||||||||
менный |
и |
пульси |
|||||||||
|
пульсирующего |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
рующий. |
Электриче |
|||||
ский ток, который все время проходит в цепи в одном направлении и имеет неизменную величину, называет ся п о с т о я н н ы м . П е р е м е н н ы й т о к периодиче ски, определенное число раз в секунду, изменяет свою величину и направление. П у л ь с и р у ю щ и й ток, как и постоянный, течет в электрической цепи в одном направлении, но его величина, подобно величине пере менного тока, периодически изменяется. Условные графические изображения токов показаны на рис. 4.
Количество направленно движущихся электронов и их средняя скорость перемещения определяют ко личество электричества, которое проходит за единицу
времени через |
сечение |
проводника, т. |
е. силу |
тока. |
Следовательно, |
с и л о й |
э л е к т р и ч е с к о г о |
т о ка |
|
называется количество |
электричества, |
проходящего |
||
через поперечное сечение проводника в течение 1 се кунды.
12
За единицу электрического тока принимают такой ток, при котором через поперечное сечение провод ника в 1 секунду проходит заряд в I кулон. Такая
единица |
называется |
а м п е р о м |
(Л): |
||
|
1 ампер = |
1 |
i кулон |
||
|
|
|
секунда' |
||
Заряд |
в 1 кулон |
составляет |
6,3 ■1018 электронов. |
||
Для выражения слабых токов используют тысячные
доли |
ампера — м и л л и а м п е р ы |
(мА) и миллионные |
доли |
ампера — м и к р о а м п е р ы |
(мкА). Таким обра |
зом, 1 Л = 1000 мА = 1 000 000 мкА. Тысяча рек, по добных Волге, несут столько капель воды; сколько электронов составляет ток в 1 микроампер.
Величина тока, протекающего по проводам, зави сит не только от электрического напряжения, но и от
электрического сопротивления. |
Под э л е к т р и ч е |
с ким с о п р о т и в л е н и е м |
понимается препят |
ствие, которое оказывают направленному движению электронов хаотически движущиеся молекулы и ато мы проводника. Обозначается сопротивление латин ской буквой R.
За международную величину сопротивления при нят 1 Ом, т. е. такое сопротивление, которым обла дает столбик ртути при 0°С длиной 106,3 см, имею щий одинаковое поперечное сечение по всей длине и массу 14,12425 г. Для измерения больших сопротив лений применяются единицы, называемые к и л о о м
(кОм) и м е г о м (МОм)\
1 МОм—1000 кОм= 1000000 Ом.
Сопротивление проводника зависит от его мате риала, длины, толщины и температуры. .
Электрическое сопротивление тем больше, чем длиннее проводник, чем меньше его сечение, чем хуже проводит ток материал, из которого он сделан, и чем выше температура проводника.
Если сопротивление проводника при определенной температуре обозначить буквой R, то сформулирован ную выше зависимость можно выразить формулой
R = p' j ,
13
где / — длина проводника, м\
S — его поперечное сечение, мм2.
Величина, обозначенная греческой буквой р (ро), называется у д е л ь н ы м с о п р о т и в л е н и е м про водника, а ее численное значение зависит от мате риала, из которого изготовлен проводник. Например, для серебра р= 0,016, для фехрали
Зависимость между током, напряжением и сопро тивлением электрической цепи является основным за коном электротехники, который установил физик Ом. По закону Ома сила тока в электрической цепи равна напряжению на концах этой цепи, деленному на ее сопротивление, т. е.
1 R ’ Ампер |
Вольт |
|
Ом ’ |
V |
|
где I — сила тока, А; |
|
|
U — напряжение, В; |
|
|
R — сопротивление, Ом. |
|
|
Если изолированному проводнику сообщить элек трический заряд (т. е. создать у него избыток или недостаток электронов), то вокруг проводника обра зуется потенциал. Понятно, что чем больше величина заряда проводника (q), тем больше будет его потен циал (ф). Однако количественная связь между заря дом, сообщенным проводнику, и величиной созданного им потенциала у различных проводников различна. Поэтому принято считать, что различные проводники обладают различной электрической емкостью. Для данного проводника отношение заряда к его потен циалу есть величина постоянная. Эта величина назы
вается |
э л е к т р и ч е с к о й ё м к о с т ь ю |
(С): |
За |
единицу емкости принята ф а р а д а |
(Ф), т. е. |
емкость такого проводника, потенциал которого по вышается на 1 вольт при сообщении ему заряда в 1 кулон (зарядом в 1 кулон обладают вместе взя тые 6,3 • 10'8 электронов):
1 Ф= 10° мкФ==Ю12 пФ.
14
в—»И