Opracowanie zagadnień do ćwiczenia 32

1. Prawa Kirchoffa
   I prawo dotyczy węzłów obwodu elektrycznego. Wyraża fakt nagromadzenia ładunku elektrycznego w węźle, gdyż mówi, że suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów wypływających z węzła
   II prawo dotyczy obwodów zamkniętych (oczek sieci). Mówi, że w dowolnym obwodzie zamkniętym suma spadków napięć równa jest sumie algebraicznej działających w nim sił elektromotorycznych. W celu zapisania równania dla obwodu należy:
   - przyjąć umownie kierunek obiegu obwodu ( wybór kierunku dowolny)
   -wszystkie prądy o natężeniu I_k, których kierunek jest zgodny z kierunkiem obiegu obwodu przyjmujemy jako „+”
   -siły elektromotoryczne ε_k źródeł prądu, włączonych w różne odcinki obwodu, uważamy za „+” wówczas, przy wytwarzany przez nie prąd ma kierunek zgodny z przyjętym kierunkiem obiegu owodu.

2. Połączenie równoległe: prąd wpływający do układu oporników połączonych równolegle rozdziela się w jednym węźle na niezależne prądy, które następnie wypływają z układu z drugiego węzła na niezależne prądy, które następnie wypływają z układu z drugiego węzła
   Przykładowo dla węzłów A i B stosując I prawo Kirchoffa otrzymujemy:

I = I₁ +I₂+… +I_n

Stosując prawo Ohma dla każdego z oporników otrzymujemy

Gdzie R_z jest oporem zastępczym, a U napięciem między węzłem A i B. Stąd otrzymujemy:

Połączenie szeregowe: prąd przepływa kolejno przez każdy opornik układów szerokawo połączonych oporników - nie ma węzłów. Spadek napięcia na oporniku zastępczym jest równy sumie spadków napięcia na poszczególnych opornikach. Przykładowo dla układu oporników z prawa Ohma otrzymujemy IR_z = IR₁ + IR₂ +…+ IR_n, gdzie IR_z, IR₁, IR_n… są spadkami napięć, odpowiednio na oporze zastępczym, oraz opornikach układu. Z powyższego równania otrzymujemy: R_z= R₁ + R₂ +…+ R_n

3. Opór R przewodnika zależy od jego kształtu i rozmiaru. Zależy również, poprzez oporność właściwą ρ, od rodzaju materiału, z którego wykonany jest przewodnik. Jeśli przewodnik ma długość l i pole S to jego opór wynosi R = ρ·l/s

Zależność ta odnosi się tylko do przewodników jednorodnych.

Przewodność właściwa σ = n·q·v/E = q·n·μ

σ - przewodnictwo właściwe

q - ładunek jednego nośnika

n - koncentracja nośników prądu n = N/V, stosunek liczby N nośników do objętości

v - prędkość nośnika

E - natężenie pola elektrycznego

μ - ruchliwość nośnika prądu

4. p = p₀ (1 + α·t)

p - opór właściwy przewodu

p₀ - opór właściwy przewodnika w temp 0º

t - temperatura przewodnika w º Celsjusza

Dla większości metali w temp. Bliskich temp. Pokojowej, opór właściwy p zmienia się wprost proporcjonalnie do temp. W niskich temp. Występują odstępstwa od tej zależności.

W metalu o temp. T = 0 , gdzie T jest temperaturą w skali bezwzględnej występuje opór resztkowy p, zależny od wartości materiału i obecności resztkowych naprężeń mechanicznych. W dużej grupie metali i ich stopów w temp. rzędu kilku K opór skokowo spada do zera. Zjawisko to nazwano nadprzewodnictwem, a materiały, w których okno występuje nadprzewodnikami.

A

B

U

---