Основные законы постоянного тока

А) Закон Ома для полной (замкнутой)цепи:

в замкнутой цепи ЭДС источника тока  e равна сумме падений напряжения (произведение силы тока на напряжение) на

всех участках этой цепи:        Откуда имеем:   .

Б)Правила Кирхгофа(для разветвлённой эл. цепи):

1) Алгебраическая сумма сил токов в узле разветвления равна нулю (это правило является следствием закона сохранения эл. заряда):

         ;

2) В любом замкнутом контуре разветвлённой эл. цепи алгебраическая сумма ЭДС источников тока равна алгебраической сумме падений напряжения в этом контуре:  .

Так, например, для контура АВС(см. рис. выше), при указанном выборе направления обхода контура, получим:

.

Замечание: второе правило Кирхгофа является фактически законом Ома для разветвлённой эл. цепи. Оно верно как для постоянного, так и для переменного тока.

8.7. Ток в металлах

Классическаяэлектронная теорияпроводимости металлов создана в начале XX столетия голландцемЛоренцеми немцемДруде.Согласно этой теории, в узлах кристаллической решётки находятся Åионы (атомы, "потерявшие" валентные электроны), а свободные электроны хаотично движутся в металле подобно молекулам идеального газа.

Электронная проводимость металлов подтверждается опытами:

1) Рикке (1901г.): через контакт Cuи Al образцов в течение 1 года пропустили эл. заряд q=3,5 МКл. Продольный разрез образцов показал, что взаимное проникновение молекул в стыках обоих образцов одинаково и объясняется обычной диффузией, протекание же тока вовсе не сказалось на процессе диффузии. Следовательно, носителями заряда в металлах являются не молекулы, а какие-то другие частицы (электроны).

2) Мандельштама и Папалекси (1912г.): катушку с намотанным на неё большим числом витков провода, концы которого замкнуты на гальванометр, привели во вращение, а затем резко остановили. В момент остановки стрелка прибора отклонилась, т.е. через него прошёл эл. ток. Направление отклонения стрелки, указывало на то, что ток был образован потоком отрицательно заряженных частиц. Возникновение же тока можно объяснить тем, что в момент остановки катушки свободные электроны в проводе продолжали своё движение по инерции и породили ток, вызывавший отклонение стрелки.

Оценим среднюю тепловую скорость свободных электронов:

.

Оценим скорость направленного движения свободных электронов:

Для металлов концентрация электронов . Пусть I=1A и S=1мм²=10^-6 м², тогда м/с = 0,1 мм/с.   

Вывод: . Поэтому, даже если бы мы видели электроны, мы не смогли бы сказать, участвуют они в направленном движении (в образовании тока) или нет.