Przepływ prądu elektrycznego

• model mikroskopowy

•Prawa przepływu

•Moc prądu

Prąd, nośniki prądu, natężnenie (I)

• prąd – uporządkowany ruch nośników elektrycznych (+!)

nevJneSvl

vneSlI

v

lt

molatomNelektronówgęęstośnM

NnneSlQ

EE

S

IJ

t

QI

d

AdA

/10*023,6,1 23

J- strumień prądu= I/S[A/m2]

v- prędkość unoszenia

- oporność właściwa [/m]

- przewodnictwo

dla drutu z miedzi o S=0.9 mm i I=17 mA

v=4.9*10-7 m/s !!

Prędkości ruchu termicznego elektronów w miedzi u~ 106 m/s !!!

S

gęstość przewodnika

Oporność

m

tne

tmv

vne

ema

nev

E

J

S

lR

RIIS

lU

l

U

S

IJ

lUE

22

//

1

1

/

)20(293)( 00000 CKTTT

R opór

t – czas pomiedzy zderzeniami termicznymi elektronow. Niezależy od E- prawo Ohma:

Zależność od temperatury

R= U/I Prawo Ohma

Przepływ prądu w obwodzie

BateriaBateria opornik

II Prawo Kirchhoffa:

-Ir-IR=0

• Siła elektromotoryczna

= dW/dq

dq= Idt = dW = dtI(Ir+IR)

=Ir+IR II prawo Kirchhoffa to zasada zachowania energii

Moc prądu

P = dW/dt= qdU/dt=UI

z prawa Ohma: U=IR

P=I2R

lub

P=U2/R [W]

• energia ze źródła jest dyssypowana (rozpraszana) w postaci ciepła ("przepychanie ładunków elektrycznych przez przewodnik")

Oporniki polączone szeregowo

• kierunek obchodu oczka zgodnie z ruchem wskazówek zegara

•spadki napięć na opornikach przechodzonych zgodnie z kierunkiem prądu są ujemne

•Napięcie bateria przechodzonej od – do + jest brane ze znakiem +

-IR1-IR2-IR3=0

-IRz=0

Rz=R1+R2 +R2

Rz oporność zastępcza

Polączenia oporników: równolegółe

• układ z 4 (3 niezależnymi) oczkami

I1= U/R1 I2 =U/R2 I3 =U/R3

I=I1+I2+I3 (I Prawo Kirchhoffa)

I=U/Rz

U/Rz=U/R1+U/R2+U/R3

1/Rz=1/R1+1/R2+1/R3

Obwód z dwoma bateriami

bateria opornik bateria

Analiza układu:

• kierunek przejścia zgodne z kier. zegra

1 - Ir1 - IR - Ir2 - 2 = 0