Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

2. ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

2.1. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ. СИЛА СТРУМУ. НАПРУГА

Електричний струм — це впорядкований (напрямлений) рух вільних носіїв заряду.

♦ За напрямок струму прийнято вважати напрямок, у якому рухався б позитивний заряд.

♦ Умови існування струму

1. Наявність вільних носіїв заряду.

2. Наявність електричного поля.

3. Замкнене електричне коло (рис. 2.1).

Рис. 2.1

♦ У металах вільні носії заряду — це вільні електрони (напрямок руху електронів протилежний до напрямку струму).

Сила струму І — скалярна фізична величина, яка характеризує електричний струм і дорівнює заряду q, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу t:

I = .

♦ Одиниця сили струму в СІ — ампер. Це одна з основних одиниць СІ:

[I] = А.

Ампер — сила постійного струму, який, проходячи по двох паралельних провідниках нескінченної довжини і зовсім малого поперечного перерізу, розміщених на відстані 1 м один від одного у вакуумі, викликав би між ними силу взаємодії, яка дорівнювала б 2 . 10-7 Н на кожний метр їхньої довжини.

♦ Прилад для вимірювання сили струму — амперметр.

Амперметр вмикають в коло послідовно з пристроєм, силу струму в якому вимірюють (рис. 2.2, а).

Для того щоб наявність амперметра майже не впливала на струм в колі, опір амперметра має бути дуже малим (R_A 0). Саме тому амперметр не можна приєднувати до кола, в якому відсутній споживач струму; амперметр не можна приєднувати й паралельно ділянці кола. Опір ідеального амперметра дорівнює нулю.

Напруга U — фізична величина, яка характеризує електричне поле па ділянці кола, якою йде струм. Якщо ділянка кола не містить джерела струму, то напруга на кінцях цієї ділянки чисельно дорівнює роботі А кулонівських сил з переміщення одиничного позитивного заряду по ділянці:

U = .

♦ Одиниця напруги в СІ — вольт.

[U] = B = .

♦ Прилад для вимірювання напруги — вольтметр.

Вольтметр вмикають в коло паралельно пристрою, напругу на якому вимірюють (рис. 2.2, б).

Для того щоб наявність вольтметра майже не впливала на струм у колі, опір вольтметра має бути дуже великим (R_v ∞). Якщо вольтметр приєднати послідовно з пристроєм, то струм в дій ділянці майже припиниться. Опір ідеального вольтметра вважають нескінченно

великим, тому сила струму в ділянці, яка містить ідеальний вольтметр, нехтовно мала.

Рис. 2.2