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Funcionamiento y potencia de un circuito eléctrico. Trabajo y potencia en un circuito DC. Fuerza electromotriz. Ley de Ohm para un circuito completo.

De la fórmula para determinar el voltaje (), es fácil obtener una expresión para calcular el trabajo de transferencia de carga eléctrica; Dado que la intensidad de la corriente está relacionada con la carga mediante la relación , entonces el trabajo realizado por la corriente es: , o .

Por lo tanto, el poder por definición es .

El científico ruso H. Lenz y el científico inglés D. Joule de forma experimental a mediados del siglo XIX. estableció de forma independiente una ley llamada Ley de Joule-Lenz y se lee así: cuando la corriente pasa a través de un conductor, la cantidad de calor liberado en el conductor es directamente proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente, la resistencia del conductor y el tiempo que pasa la corriente:

Un circuito cerrado completo es un circuito eléctrico que incluye resistencias externas y una fuente de corriente (Fig. 17). Como una de las secciones del circuito, la fuente de corriente tiene una resistencia, que se llama interna.

Para que la corriente fluya por un circuito cerrado es necesario que se imparta energía adicional a las cargas en la fuente de corriente; esto aparece debido al trabajo de mover las cargas, el cual se produce por fuerzas de origen no eléctrico ( fuerzas externas) contra las fuerzas del campo eléctrico. La fuente de corriente se caracteriza por una característica de energía llamada EMF - fuerza electromotriz de la fuente. Se mide el campo electromagnético la relación entre el trabajo realizado por fuerzas externas para mover una carga positiva a lo largo de un circuito cerrado y la magnitud de esta carga.

Deje que una carga eléctrica pase a través de la sección transversal del conductor a lo largo del tiempo. Entonces el trabajo de las fuerzas externas al mover una carga se puede escribir de la siguiente manera: . Según la definición de fuerza actual, por lo tanto. Cuando se realiza este trabajo, se libera una cierta cantidad de calor en las secciones interna y externa del circuito, cuya resistencia es y . Según la ley de Joule-Lenz es igual a: . Según la ley de conservación de la energía, . Por eso, . El producto de la corriente y la resistencia de una sección de un circuito a menudo se denomina caída de voltaje en esa sección. Por tanto, la EMF es igual a la suma de las caídas de tensión en las secciones interna y externa del circuito cerrado. Normalmente esta expresión se escribe así: . Esta dependencia fue obtenida experimentalmente por Georg Ohm, se llama Ley de Ohm para un circuito completo. y dice así: la intensidad de la corriente en un circuito completo es directamente proporcional a la fem de la fuente de corriente e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Cuando el circuito está abierto, la fem es igual al voltaje en los terminales de la fuente y, por lo tanto, se puede medir con un voltímetro.

Trabajo y potencia en un circuito DC. Fuerza electromotriz. Ley de Ohm para un circuito completo.

trabajo actual: A = definitiva, o A = I 2 R t = U 2 /R t.

El poder, por definición, norte = En, por lo tanto, N=IU = Yo 2 R = U 2 /R.

La ley de Joule-Lenz dice así. Cuando la corriente pasa a través de un conductor, la cantidad de calor liberada en el conductor es directamente proporcional al cuadrado de la fuerza, la corriente, la resistencia del conductor y el tiempo de paso de la corriente.

Q = yo 2 rt.

La fuente de corriente se caracteriza por una característica de energía llamada EMF: fuerza electromotriz de la fuente. EMF es una característica de una fuente de energía de naturaleza no eléctrica en un circuito eléctrico, necesaria para mantener una corriente eléctrica en él. La FEM se mide por la relación entre el trabajo realizado por fuerzas externas para mover una carga positiva a lo largo de un circuito cerrado y esta carga FEM = A st /q

La FEM es igual a la suma de las caídas de voltaje en las secciones interna y externa del circuito cerrado. Esta expresión suele escribirse así: I = EMF /(R+r)., La ley de Ohm para un circuito completo dice así. La intensidad de la corriente en un circuito completo es directamente proporcional a la fem de la fuente de corriente e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Cuando el circuito está abierto, la fem es igual al voltaje en los terminales de la fuente y, por lo tanto, se puede medir con un voltímetro.

Billete número 15

Campo magnético, condiciones de su existencia. El efecto de un campo magnético sobre una carga eléctrica y experimentos que confirman este efecto. Inducción magnética

En 1820, el físico danés Oersted descubrió que una aguja magnética gira cuando una corriente eléctrica pasa a través de un conductor situado cerca de ella (Fig. 19). Ampere estableció que dos conductores paralelos entre sí experimentan atracción mutua si la corriente fluye a través de ellos en una dirección y repulsión si las corrientes fluyen en diferentes direcciones (Fig. 20). Ampere llamó al fenómeno de interacción de corrientes. interacción electrodinámica.

Campo magnético- un tipo especial de materia que surge en el espacio alrededor de cualquier campo eléctrico alterno.

Un campo magnético siempre es generado por un campo eléctrico alterno y, a la inversa, un campo eléctrico alterno siempre genera un campo magnético alterno.

No existe un campo magnético sin uno eléctrico, ya que no existen portadores de campo magnético.

Un campo magnético es un campo de fuerza. La fuerza característica de un campo magnético se llama inducción magnética. (EN).Inducción magnética es una cantidad física vectorial igual a la fuerza máxima que actúa desde el campo magnético sobre un elemento unitario de corriente. B = F/II. Un elemento de corriente unitaria es un conductor de 1 m de largo y la corriente en él es de 1 A. La unidad de medida de la inducción magnética es el tesla. 1 T = 1 N/A metro.

Para obtener una representación gráfica de los campos magnéticos, ingrese líneas eléctricas, o líneas de inducción, - Se trata de líneas en cada punto de las cuales el vector de inducción magnética se dirige tangencialmente. La dirección de las líneas de campo se encuentra según la regla de Gimlet. Si la barrena se atornilla en la dirección de la corriente, la dirección de rotación del mango coincidirá con la dirección de las líneas eléctricas.

Como estableció Ampere, una fuerza actúa sobre un conductor portador de corriente colocado en un campo magnético. La fuerza ejercida por un campo magnético sobre un conductor por el que circula una corriente es directamente proporcional a la fuerza de la corriente. la longitud del conductor en el campo magnético y la componente perpendicular del vector de inducción magnética. Esta es la formulación de la ley de Ampère, que se escribe de la siguiente manera: F a = fotovoltaica pecado α.

La dirección de la fuerza de Ampere está determinada por la regla de la mano izquierda. Si la mano izquierda se coloca de modo que cuatro dedos muestren la dirección de la corriente, la componente perpendicular del vector de inducción magnética ingresa a la palma, entonces el pulgar doblado 90° mostrará la dirección de la fuerza del amperio B. = EN pecado α.

Boleto número 16

Semiconductores. Conductividad intrínseca y de impurezas de los semiconductores. Dispositivos semiconductores

Los semiconductores son sustancias cuya resistividad disminuye con el aumento de temperatura, la presencia de impurezas y los cambios de iluminación. En estas propiedades se diferencian notablemente de los metales. Normalmente, los semiconductores incluyen cristales en los que se requiere una energía de no más de 1,5 a 2 eV para liberar un electrón. Los semiconductores típicos son los cristales de germanio y silicio, en los que los átomos están unidos por un enlace covalente. Cuando los semiconductores se calientan, sus átomos se ionizan. Los electrones liberados no pueden ser capturados por los átomos vecinos, ya que todos sus enlaces de valencia están saturados. Los electrones libres, bajo la influencia de un campo eléctrico externo, pueden moverse en el cristal y crear una corriente de conducción.

Externamente, este proceso de movimiento caótico se percibe como el movimiento de una carga positiva, llamada "agujero". Cuando se coloca un cristal en un campo eléctrico, se produce un movimiento ordenado de "agujeros": una corriente de conducción de agujeros.

En un cristal ideal, la corriente es creada por un número igual de electrones y "huecos". Este tipo de conductividad se llama propio Conductividad de semiconductores. A medida que aumenta la temperatura (o la iluminación), aumenta la conductividad intrínseca de los conductores.

La conductividad de los semiconductores está muy influenciada por las impurezas. Las impurezas son donante y aceptor. Impureza del donante - es una impureza con una valencia más alta. Cuando se agrega una impureza donante, se forman electrones adicionales en el semiconductor. La conductividad se volverá electrónico, y el semiconductor se llama semiconductor tipo n. Por ejemplo, para silicio con valencia norte = La impureza del 4 donante es arsénico con valencia. norte = 5. Cada átomo de impureza de arsénico dará como resultado la formación de un electrón de conducción.

impureza aceptora es una impureza con una valencia más baja. Cuando se agrega dicha impureza, se forma una cantidad adicional de "agujeros" en el semiconductor. La conducción será "agujero" y el semiconductor se denomina semiconductor tipo p. Por ejemplo, para el silicio, la impureza aceptora es el indio con valencia n = 3. Cada átomo de indio dará lugar a la formación de un "agujero" adicional.

El principio de funcionamiento de la mayoría de los dispositivos semiconductores se basa en las propiedades r-p transición.

Trabajo y potencia en un circuito de corriente continua. Fuerza electromotriz. Ley de Ohm para un circuito completo.

De la fórmula para determinar el voltaje (), es fácil obtener una expresión para calcular el trabajo de transferencia de carga eléctrica; Dado que la intensidad de la corriente está relacionada con la relación de carga, el trabajo realizado por la corriente es: , o.

Por lo tanto, el poder por definición es .

Deje que una carga eléctrica pase a través de la sección transversal del conductor a lo largo del tiempo. Entonces el trabajo de las fuerzas externas al mover una carga se puede escribir de la siguiente manera: . Según la definición de corriente, por tanto. Cuando se realiza este trabajo, se libera una cierta cantidad de calor en las secciones interna y externa del circuito, cuya resistencia es y. Según la ley de Joule-Lenz es igual a: . Según la ley de conservación de la energía, . Por eso, . El producto de la corriente y la resistencia de una sección de un circuito a menudo se denomina caída de voltaje en esa sección. Por tanto, la FEM es igual a la suma de las caídas de tensión en las secciones interna y externa del circuito cerrado. Normalmente esta expresión se escribe así: . Esta dependencia fue obtenida experimentalmente por Georg Ohm, se llama Ley de Ohm para un circuito completo. y dice así: la intensidad de la corriente en un circuito completo es directamente proporcional a la corriente e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Cuando el circuito está abierto, la fem es igual al voltaje en los terminales de la fuente y, por lo tanto, se puede medir con un voltímetro.

A = qU; A = IUt = Yo 2 Rt =

- con conexión en paralelo

- cuando es secuencial conexión

- Ley de Joule-Lenz

La potencia actual es igual a la relación entre el trabajo actual a lo largo del tiempo t y este intervalo de tiempo.

- Ley de Ohm para una sección de un circuito.

- para conexión en serie

- para conexión en paralelo

fuerza electromotriz

El campo eléctrico de partículas cargadas (campo de Coulomb) por sí solo no es capaz de mantener una corriente constante en un circuito.

Cualquier fuerza que actúe sobre partículas cargadas eléctricamente, con excepción de las fuerzas de origen electrostático (es decir, de Coulomb), se denomina fuerza extraña.

Dentro de la fuente de corriente, las cargas se mueven bajo la influencia de fuerzas externas contra las fuerzas de Coulomb (electrones de un electrodo cargado positivamente a uno negativo).

EMF en un circuito cerrado es la relación entre el trabajo realizado por fuerzas externas al mover cargas a lo largo del circuito y la carga: ℰ = [W]

Ley de Ohm para un circuito completo.

R – resistencia del circuito externo

r- resistencia del circuito interno (resistencia de la fuente de corriente)

R rev = R + r; ℰ= => Ast = ℰq

;

Ast = ℰIt

; ℰ =

;

ℰ = Una = Q

ℰIt = Yo 2 Rt + Yo 2 rt;

;I =ℰ/R+r

Si, al pasar por alto el circuito, se mueven del polo negativo de la fuente al positivo, entonces EMF ℰ > 0. Las fuerzas externas dentro de la fuente realizan un trabajo positivo.

ℰ = ℰ 1 + ℰ 2 + ℰ 3 = |ℰ 1 |-|ℰ 2 | + |ℰ 3 |

Si ℰ > 0, entonces I > 0, es decir la dirección de la corriente coincide con la dirección de derivación del circuito. En ℰ

Interacción entre conductores que transportan corriente, es decir. La interacción entre cargas eléctricas en movimiento se llama.

magnético Las fuerzas con las que los conductores que transportan corriente actúan entre sí se denominan.

fuerzas magnéticas

En el espacio que rodea a las corrientes aparece un campo llamado magnético.

Un campo magnético es una forma especial de materia a través de la cual se produce la interacción entre partículas cargadas eléctricamente en movimiento.

Propiedades principales:

a) un campo magnético es generado por una corriente eléctrica (cargas en movimiento)

b) un campo magnético se detecta por su efecto sobre la corriente eléctrica (cargas en movimiento)

Al igual que el campo eléctrico, el campo magnético existe realmente, independientemente de nuestro conocimiento sobre él.

La fuerza resultante que ejerce el campo magnético sobre estos conductores será igual a 0.

El campo magnético se crea no sólo por corriente eléctrica, sino también por imanes permanentes.

LÍNEAS DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA La fuerza característica del campo magnético es vector magnético.

inducción

- vector de inducción magnética

La dirección del vector de inducción magnética se considera la dirección desde el polo sur S al polo norte N de la aguja magnética, que se establece libremente en el campo magnético. Esta dirección coincide con la dirección de la normal positiva al circuito cerrado con corriente.

- positivo normal.

Reglas de la barrena: si la dirección del movimiento de traslación de la barrena coincide con la dirección de la corriente en el conductor, entonces la dirección de rotación del mango de la barrena coincide con la dirección del vector de inducción magnética. Líneas de inducción magnética se llaman rectas cuyas tangentes se dirigen de la misma manera que el vector

en un punto dado del campo.

Una característica importante de las líneas de inducción magnética es que no tienen principio ni fin. Siempre están cerrados.

POTENCIA DE AMP.

La fuerza en amperios es la fuerza magnética ejercida por un campo magnético sobre un conductor por el que circula corriente.

La fuerza alcanza su valor máximo cuando la inducción magnética es perpendicular al conductor. , Si

I. ; Fm = Yo yo

B - fuerza máxima F = B|I| - lsin

ley de amperio

Una unidad de inducción magnética se puede tomar como la inducción magnética de un campo uniforme, en el que el campo actúa sobre una sección de un conductor de 1 m de largo con una corriente de 1 A con una fuerza máxima igual a 1 N. Una unidad de inducción magnética = 1 N/A. metro.

FUERZA LORENTZ

La fuerza que actúa sobre una partícula cargada en movimiento debido al campo magnético se llama fuerza de Lorentz.

, Dónde

F – módulo de fuerza,

N – número de partículas cargadas

Plan de respuesta

1. Trabajo actual. 2. Ley de Joule-Lenz 3. Fuerza electromotriz. 4. Ley de Ohm para un circuito completo.

En un campo eléctrico, a partir de la fórmula para determinar el voltaje (U = A/q) es fácil obtener una expresión para calcular el trabajo de transferencia de carga eléctrica A = Uq, ya que para una carga actual q = It, entonces el trabajo de la corriente: A = Ult, o A = I 2 R t = U 2 /R t.

Potencia, por definición, N = A/t, por lo tanto, N = UI = I 2 R = U 2 /R.

El científico ruso H. Lenz y el científico inglés Joule establecieron experimentalmente a mediados del siglo pasado de forma independiente una ley llamada ley de Joule-Lenz y que dice así. Cuando la corriente pasa a través de un conductor, la cantidad de calor liberada en el conductor es directamente proporcional al cuadrado de la fuerza, la corriente, la resistencia del conductor y el tiempo de paso de la corriente.

Un circuito cerrado completo es un circuito eléctrico que incluye resistencias externas y una fuente de corriente (Fig. 18). Como una de las secciones del circuito, la fuente de corriente tiene una resistencia, que se llama interna, r.

Para que la corriente fluya por un circuito cerrado es necesario que se imparta energía adicional a las cargas en la fuente de corriente, esta energía se toma del trabajo de mover las cargas, el cual se produce por fuerzas de origen no eléctrico; (fuerzas externas) contra las fuerzas del campo eléctrico. La fuente de corriente se caracteriza por una característica de energía llamada EMF: fuerza electromotriz de la fuente. EMF es una característica de una fuente de energía de naturaleza no eléctrica en un circuito eléctrico, necesaria para mantener una corriente eléctrica en él. La EMF se mide por la relación entre el trabajo realizado por fuerzas externas para mover una carga positiva a lo largo de un circuito cerrado y esta carga ξ= A st /q

Deje que una carga eléctrica q pase a través de la sección transversal del conductor durante el tiempo t. Entonces el trabajo de las fuerzas externas al mover una carga se puede escribir de la siguiente manera: A st = ξ q. Según la definición de intensidad actual q = It, por lo tanto A st = ξ I t. Cuando se realiza este trabajo, se libera una cierta cantidad de calor en las secciones interna y externa del circuito, cuyas resistencias son R y r. Según la ley de Joule-Lenz, es igual a: Q = I 2 Rt + I 2 rt. Según la ley de conservación de la energía, A = Q. Por tanto, ξ = IR + Ir. El producto de la corriente y la resistencia de una sección de un circuito a menudo se denomina caída de voltaje en esa sección. Por tanto, la FEM es igual a la suma de las caídas de tensión en las secciones interna y externa del circuito cerrado. Esta expresión suele escribirse de la siguiente manera: I = ξ/(R + r). Esta dependencia fue obtenida experimentalmente por G. Ohm; se llama ley de Ohm para un circuito completo y dice así. La intensidad de la corriente en un circuito completo es directamente proporcional a la fem de la fuente de corriente e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Cuando el circuito está abierto, la fem es igual al voltaje en los terminales de la fuente y, por lo tanto, se puede medir con un voltímetro.

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Trabajo y potencia en un circuito DC. Fuerza electromotriz. Ley de Ohm para un circuito completo.
1) La cantidad física determinada por el trabajo realizado por fuerzas externas al mover una unidad de carga positiva se llama fuerza electromotriz (FEM) que actúa en el circuito ε = A/Qo.

celosía cristalina

Corriente eléctrica. Todos los metales son conductores de corriente eléctrica. Consisten en una red cristalina espacial, cuyos nodos coinciden con los centros de los iones positivos. Los electrones libres se mueven caóticamente alrededor de los iones.

En metales, conductividad electrónica.

La corriente eléctrica en los metales es el movimiento ordenado de electrones libres.La dirección de la corriente se considera la dirección del movimiento.partículas cargadas positivamente.

Las cargas eléctricas pueden moverse de manera ordenada bajo la influencia de un campo eléctrico, por lo que condición para la existencia de la electricidad. La corriente es la presencia de un campo eléctrico y portadores de carga libres..

La intensidad de la corriente es numéricamente igual a la carga que fluye a través de una sección transversal determinada de un conductor por unidad de tiempo. La corriente se llama constante, e. Si la fuerza actual y su dirección no cambian con el tiempo.

1 amperio (A) es igual a la intensidad de la corriente continua a la que fluye 1 C de electricidad a través de cualquier sección transversal del conductor en 1 s. I = q 0 NVS Se mide la corriente en el circuito. Símbolo en el circuito.

Trabajo y potencia actual. La corriente eléctrica nos suministra energía. Surge del trabajo de un campo eléctrico sobre el movimiento de cargas libres en un conductor. Considere la sección del circuito por la que fluye la corriente. I. Denotamos el voltaje en el área. Ud., la resistencia de la sección es igual a R. Cuando la corriente fluye a través de una sección homogénea del circuito, el campo eléctrico funciona. Durante el tiempo ΔtLa carga fluye a través del circuito.Δ q = I Δ t . El campo eléctrico en un área seleccionada funciona.ΔA = Ud. I Δ t — este trabajo se llamatrabajo de corriente electrica . Debido al trabajo en la zona en cuestión, se pueden realizar trabajos mecánicos; También pueden ocurrir reacciones químicas. Si este no es el caso, entonces la acción del campo eléctrico sólo conduce al calentamiento del conductor. El trabajo realizado por la corriente es igual a la cantidad de calor generado por el conductor por el que circula la corriente:— Ley de Joule-Lenz

La potencia de la corriente eléctrica es igual a la relación del trabajo de la corriente. ΔA al intervalo de tiempo Δ t por el cual se completó este trabajo en este sitio: P = UI o . El trabajo realizado por la corriente eléctrica en el SI se expresa en julios (j), potencia – en vatios (W.).

Ley de Ohm para un circuito cerrado. La fuente actual tiene EMF () y resistencia ( r ), que se llama interno. La fuerza electromotriz (EMF) es la relación entre el trabajo realizado por fuerzas externas para mover una carga. q a lo largo de la cadena, al valor de este cargo ( 1V=1J/1C). Consideremos ahora un circuito cerrado (completo) de corriente continua que consta de una fuente con una fuerza electromotriz y una resistencia interna. r y una zona externa homogénea con resistencia R . (R+r ) es la resistencia total del circuito. La ley de Ohm para un circuito completo se escribe como o