वर्तमान तयार आणि राखण्यासाठी आवश्यक स्थिती. थेट विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी अटी. विद्युत प्रवाह कसे कार्य करते

वेगवेगळ्या वातावरणात विद्युत प्रवाहाचे वाहक असतात वेगवेगळे चार्ज केलेले कण.

माध्यमातील विद्युत क्षेत्र आवश्यक आहेविनामूल्य शुल्काची निर्देशित चळवळ तयार करण्यासाठी. ज्ञात आहे की, शक्तीच्या विद्युत क्षेत्रामध्ये प्रति चार्ज q इशक्ती अभिनय करत आहे एफ= q* ई,जे फ्री चार्जेसला इलेक्ट्रिक फील्डच्या दिशेने जाण्यास भाग पाडते. कंडक्टरमधील विद्युत क्षेत्राच्या अस्तित्वाचे लक्षण म्हणजे कंडक्टरच्या कोणत्याही दोन बिंदूंमधील शून्य नसलेल्या संभाव्य फरकाची उपस्थिती,

तथापि, विद्युत शक्ती दीर्घकाळ विद्युत प्रवाह टिकवून ठेवू शकत नाहीत. काही काळानंतर विद्युत शुल्काची निर्देशित हालचाल कंडक्टरच्या टोकावरील संभाव्यतेचे समानीकरण करते आणि परिणामी, त्यातील विद्युत क्षेत्र नाहीसे होते.

इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये करंट राखण्यासाठी Coulomb सैन्या व्यतिरिक्त, सैन्याने आरोपांवर कारवाई करणे आवश्यक आहे नॉन-इलेक्ट्रिकनिसर्ग (बाह्य शक्ती).

बाह्य शक्ती निर्माण करणारे, सर्किटमधील संभाव्य फरक राखणारे आणि विविध प्रकारच्या ऊर्जेचे विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतर करणारे उपकरण, त्याला वर्तमान स्रोत म्हणतात.

बंद सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी, त्यामध्ये वर्तमान स्त्रोत समाविष्ट करणे आवश्यक आहे.

मुख्य वैशिष्ट्ये:

1. वर्तमान सामर्थ्य - I, मोजमापाचे एकक - 1 ए (अँपिअर).

वर्तमान सामर्थ्य हे प्रति युनिट वेळेच्या कंडक्टरच्या क्रॉस सेक्शनमधून वाहणार्‍या शुल्काच्या समान मूल्य आहे.

फॉर्म्युला (1) साठी वैध आहे थेट वर्तमान,ज्यामध्ये वर्तमान शक्ती आणि दिशा वेळेनुसार बदलत नाहीत. जर विद्युत् प्रवाहाची ताकद आणि त्याची दिशा वेळोवेळी बदलत असेल तर अशा विद्युत् प्रवाहाला म्हणतात चल

AC साठी:

I = lim Dq/Dt , (*)
दि.- 0

त्या I = q", जेथे q" हे वेळेच्या संदर्भात शुल्काचे व्युत्पन्न आहे.

2. वर्तमान घनता j आहे, मोजण्याचे एकक 1 A/m 2 आहे.

वर्तमान घनता हे कंडक्टरच्या एकाच क्रॉस सेक्शनमधून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाच्या सामर्थ्याइतके मूल्य आहे:

3. वर्तमान स्त्रोताचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह बल - emf. (e), युनिट 1 V (व्होल्ट) आहे. E.m.f हे एकल धनभाराच्या इलेक्ट्रिक सर्किटच्या बाजूने फिरताना बाह्य शक्तींनी केलेल्या कामाच्या बरोबरीचे भौतिक प्रमाण आहे:

e = A st. /q.(3)

4. कंडक्टर प्रतिरोध - आर, मापन एकक - 1 ओम.

व्हॅक्यूममधील विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत, विनामूल्य शुल्क प्रवेगक दराने हलविले जाईल. पदार्थात, ते सरासरीने एकसारखे हलतात, कारण ऊर्जेचा काही भाग टक्करांमध्ये पदार्थाच्या कणांना दिला जातो.

सिद्धांत सांगतो की शुल्काच्या क्रमबद्ध हालचालीची उर्जा क्रिस्टल जाळीच्या विकृतीमुळे नष्ट होते. विद्युत प्रतिकाराच्या स्वरूपावर आधारित, ते खालीलप्रमाणे आहे

l - कंडक्टर लांबी,
एस - क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र,
r हा आनुपातिकता घटक आहे, ज्याला सामग्रीची प्रतिरोधकता म्हणतात.

हे सूत्र अनुभवाने पुष्टी मिळते.

विद्युत् प्रवाहात फिरत असलेल्या शुल्कासह कंडक्टर कणांचा परस्परसंवाद कणांच्या गोंधळलेल्या गतीवर अवलंबून असतो, म्हणजे. कंडक्टरच्या तापमानावर. अशी माहिती आहे

r = r 0 (1 + a t), (5)

R \u003d R 0 (1 + a t) . (6).

गुणांक a ला प्रतिरोधक तापमान गुणांक म्हणतात:

a \u003d (R - R 0) / R 0 *t.

रासायनिक शुद्ध धातूंसाठी a > 0 आणि 1/273 K -1 च्या बरोबरीचे. मिश्रधातूंसाठी, तापमान गुणांक कमी महत्वाचे आहेत. धातूंचे अवलंबन r(t) रेषीय आहे:

1911 मध्ये, एक घटना सापडली अतिवाहकता, ज्यामध्ये पूर्ण शून्याच्या जवळ असलेल्या तापमानात, काही धातूंचा प्रतिकार अचानक शून्यावर येतो.

काही पदार्थांसाठी (उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रोलाइट्स आणि सेमीकंडक्टर), वाढत्या तापमानासह प्रतिरोधकता कमी होते, जी मुक्त शुल्काच्या एकाग्रतेत वाढ करून स्पष्ट केली जाते.

प्रतिरोधकतेच्या परस्परसंबंधाला विद्युत चालकता s म्हणतात

5. व्होल्टेज - यू, युनिट - 1 व्ही.

व्होल्टेज हे एकल सकारात्मक चार्ज हलवताना बाह्य आणि विद्युत शक्तींनी केलेल्या कामाच्या बरोबरीचे भौतिक प्रमाण आहे.

U \u003d (A st. + A el.) / q. (8)

कला पासून. / q \u003d e, आणि A el. /q \u003d f 1 -f 2, नंतर

U \u003d e + (f 1 - f 2).(9)

2. प्रत्यक्ष वर्तमानाचे कायदे:

वीज. सध्याची ताकद. सर्किट विभागासाठी ओमचा नियम. कंडक्टर प्रतिकार. कंडक्टरची मालिका आणि समांतर कनेक्शन. विद्युतचुंबकिय बल. संपूर्ण सर्किटसाठी ओमचा नियम. कार्य आणि वर्तमान शक्ती.

विद्युत शुल्काच्या कोणत्याही हालचालीला म्हणतात विजेचा धक्का. इलेक्ट्रॉन्स धातूमध्ये मुक्तपणे फिरू शकतात, आयन सोल्युशनमध्ये आणि इलेक्ट्रॉन आणि आयन दोन्ही वायूंमध्ये फिरत्या स्थितीत अस्तित्वात असू शकतात.

पारंपारिकपणे, सकारात्मक कणांच्या हालचालीची दिशा विद्युत् प्रवाहाची दिशा मानली जाते, म्हणून, धातूंमध्ये, ही दिशा इलेक्ट्रॉनच्या हालचालीच्या दिशेच्या विरुद्ध असते.

वर्तमान घनता- वर्तमान रेषांना लंब असलेल्या पृष्ठभागाच्या एककाद्वारे प्रति युनिट वेळेत जाणारे शुल्क. हे मूल्य j दर्शविले जाते आणि खालीलप्रमाणे गणना केली जाते:

येथे n ही चार्ज केलेल्या कणांची एकाग्रता आहे, e प्रत्येक कणाचा चार्ज आहे, v हा त्यांचा वेग आहे.

वर्तमान i- कंडक्टरच्या संपूर्ण क्रॉस सेक्शनमधून प्रति युनिट वेळेत जाणाऱ्या शुल्काची रक्कम. जर dt दरम्यान चार्ज dq कंडक्टरच्या एकूण क्रॉस सेक्शनमधून गेला असेल, तर

दुसर्‍या मार्गाने, कंडक्टरच्या कोणत्याही विभागाच्या संपूर्ण पृष्ठभागावर वर्तमान घनता एकत्रित करून वर्तमान ताकद शोधली जाते. वर्तमान ताकदीचे एकक अँपिअर आहे. जर कंडक्टरची स्थिती (त्याचे तापमान इ.) स्थिर असेल, तर त्याच्या टोकांना लागू होणारा व्होल्टेज आणि या प्रकरणात उद्भवणारा विद्युत् प्रवाह यांच्यात एक अस्पष्ट संबंध आहे. असे म्हणतात ओमचा कायदाआणि असे लिहिले:

आर- विद्युत प्रतिकारकंडक्टर, पदार्थाच्या प्रकारावर आणि त्याच्या भौमितिक परिमाणांवर अवलंबून. कंडक्टरमध्ये एकक प्रतिरोध असतो, ज्यामध्ये 1 A चा विद्युत् प्रवाह 1 V च्या व्होल्टेजवर येतो. प्रतिकाराच्या या युनिटला ओम म्हणतात.

विभेदक स्वरूपात ओमचा नियम:

जेथे j ही वर्तमान घनता आहे, E ही क्षेत्राची ताकद आहे, s ही चालकता आहे. या नोटेशनमध्ये, ओमच्या नियमामध्ये असे परिमाण आहेत जे त्याच बिंदूवर फील्डची स्थिती दर्शवतात.

भेद करा अनुक्रमांक आणि समांतरकंडक्टर कनेक्शन.
शृंखला जोडणीसह, सर्किटच्या सर्व विभागांमधून वाहणारा विद्युत् प्रवाह सारखाच असतो आणि सर्किटच्या टोकावरील व्होल्टेज सर्व विभागांमधील व्होल्टेजची बीजगणितीय बेरीज म्हणून जोडले जाते.

जेव्हा कंडक्टर समांतर जोडलेले असतात, तेव्हा व्होल्टेज स्थिर राहतो आणि विद्युत प्रवाह ही सर्व शाखांमधून वाहणाऱ्या प्रवाहांची बेरीज असते. या प्रकरणात, प्रतिकारांचे परस्पर जोडले जातात:

डायरेक्ट करंट प्राप्त करण्यासाठी, इलेक्ट्रिकल सर्किटमधील चार्जेस इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डच्या बलांव्यतिरिक्त इतर शक्तींनी कार्य केले पाहिजेत; त्यांना म्हणतात बाहेरील शक्ती.

जर आपण विचार केला तर पूर्ण इलेक्ट्रिकल सर्किट, त्यामध्ये या तृतीय-पक्षाच्या शक्तींची कृती समाविष्ट करणे आवश्यक आहे आणि अंतर्गत प्रतिकारवर्तमान स्रोत आर. या प्रकरणात संपूर्ण सर्किटसाठी ओमचा नियमफॉर्म घेईल:

E हे स्त्रोताचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स (EMF) आहे. हे व्होल्टेज सारख्याच युनिट्समध्ये मोजले जाते. प्रमाण (R + r) कधीकधी म्हणतात सर्किट प्रतिबाधा.

चला सूत्रबद्ध करू किर्खॉफचे नियम:
पहिला नियम:एका शाखा बिंदूवर अभिसरण करणाऱ्या सर्किटच्या विभागांमधील प्रवाहांच्या ताकदीची बीजगणितीय बेरीज शून्य असते.

दुसरा नियम:कोणत्याही बंद सर्किटसाठी, सर्व व्होल्टेज थेंबांची बेरीज या सर्किटमधील सर्व ईएमएफच्या बेरजेइतकी असते.

वर्तमान शक्ती सूत्रानुसार मोजली जाते

P=UI=I 2 R=U 2 /R.

जौल-लेन्झ कायदा.विद्युत प्रवाहाचे कार्य (विद्युत प्रवाहाची थर्मल क्रिया) A=Q=UIt=I 2 Rt=U 2 t/R.

धातूंची इलेक्ट्रॉनिक चालकता. सुपरकंडक्टिव्हिटी. सोल्युशनमध्ये विद्युत प्रवाह आणि इलेक्ट्रोलाइट्स वितळतात. इलेक्ट्रोलिसिसचा नियम. वायूंमध्ये विद्युत प्रवाह. स्वतंत्र आणि स्वतंत्र नसलेल्या श्रेणी. प्लाझ्मा संकल्पना. व्हॅक्यूममध्ये वर्तमान. इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन. डायोड. कॅथोड-रे ट्यूब.

धातूंमध्ये विद्युत प्रवाह म्हणजे हालचाल इलेक्ट्रॉन, मेटल आयन इलेक्ट्रिक चार्जच्या हस्तांतरणामध्ये भाग घेत नाहीत. दुसऱ्या शब्दांत, धातूंमध्ये इलेक्ट्रॉन असतात जे धातूमधून फिरू शकतात. त्यांना नाव मिळाले वहन इलेक्ट्रॉन. धातूमधील सकारात्मक शुल्क हे आयन असतात जे क्रिस्टल जाळी तयार करतात. बाह्य क्षेत्राच्या अनुपस्थितीत, धातूमधील इलेक्ट्रॉन यादृच्छिकपणे हलतात, जाळीच्या आयनांशी टक्कर घेतात. बाह्य विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, इलेक्ट्रॉन त्यांच्या मागील अराजक चढउतारांवर अधिरोपित, क्रमबद्ध हालचाली सुरू करतात. ऑर्डर केलेल्या हालचालीच्या प्रक्रियेत, इलेक्ट्रॉन अजूनही क्रिस्टल जाळीच्या आयनांशी टक्कर घेतात. यामुळे विद्युत प्रतिरोधकता निर्माण होते.

धातूंच्या शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांतामध्ये, असे मानले जाते की इलेक्ट्रॉनची गती शास्त्रीय यांत्रिकी नियमांचे पालन करते. इलेक्ट्रॉनचा एकमेकांशी होणारा संवाद दुर्लक्षित केला जातो, आयनांसह इलेक्ट्रॉनचा परस्परसंवाद फक्त टक्करांपर्यंत कमी होतो. आपण असे म्हणू शकतो की आण्विक भौतिकशास्त्रातील आदर्श अणुवायू प्रमाणेच वहन इलेक्ट्रॉन हे इलेक्ट्रॉन वायू मानले जातात. अशा वायूसाठी सरासरी गतीज ऊर्जा प्रति एक अंश स्वातंत्र्य kT/2 असल्याने आणि मुक्त इलेक्ट्रॉनमध्ये तीन अंश स्वातंत्र्य असते, तर

mv 2 t /2=3kT/2,

जेथे v 2 t हे थर्मल गती वेगाच्या वर्गाचे सरासरी मूल्य आहे.
eE समान बल प्रत्येक इलेक्ट्रॉनवर कार्य करते, परिणामी ते eE/m प्रवेग प्राप्त करते. मुक्त मार्गाच्या शेवटी गती आहे

जेथे t हा टक्कर दरम्यान सरासरी वेळ आहे.

इलेक्ट्रॉन एकसमान प्रवेग सह फिरत असल्याने, त्याची सरासरी गती कमाल निम्मी आहे:

टक्कर दरम्यानचा मध्य वेळ म्हणजे सरासरी मुक्त मार्गाचे सरासरी वेगाचे गुणोत्तर:

ऑर्डर केलेल्या गतीचा वेग सामान्यतः थर्मल वेगापेक्षा खूपच कमी असल्याने, ऑर्डर केलेल्या गतीच्या गतीकडे दुर्लक्ष केले गेले.

शेवटी, आमच्याकडे आहे

v c =eEL/(2mv t).

v c आणि E मधील समानतेचे गुणांक म्हणतात इलेक्ट्रॉन गतिशीलता.

वायूंच्या शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांताच्या मदतीने, अनेक नमुने स्पष्ट केले जाऊ शकतात - ओहमचा कायदा, जौल-लेन्झ कायदा आणि इतर घटना, परंतु हा सिद्धांत स्पष्ट करू शकत नाही, उदाहरणार्थ, घटना अतिवाहकता:
एका विशिष्ट तापमानात, काही पदार्थांची प्रतिरोधकता अचानक जवळजवळ शून्यावर कमी होते. हा प्रतिकार इतका लहान आहे की सुपरकंडक्टरमध्ये एकदा उत्तेजित झालेला विद्युत प्रवाह प्रवाहाशिवाय दीर्घकाळ अस्तित्वात असतो. प्रतिकारामध्ये अचानक बदल होऊनही, सुपरकंडक्टरची इतर वैशिष्ट्ये (थर्मल चालकता, उष्णता क्षमता इ.) बदलत नाहीत किंवा थोडे बदलत नाहीत.

धातूंमध्ये अशा घटनांचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी अधिक अचूक पद्धत म्हणजे वापरणे क्वांटम आकडेवारी.

तत्सम माहिती.

वीज. ओमचा कायदा

जर विद्युत क्षेत्रामध्ये इन्सुलेटेड कंडक्टर ठेवला असेल तर विनामूल्य शुल्कावर qकंडक्टरमध्ये एक शक्ती कार्य करेल परिणामी, कंडक्टरमध्ये विनामूल्य शुल्काची अल्पकालीन हालचाल होते. ही प्रक्रिया समाप्त होईल जेव्हा कंडक्टरच्या पृष्ठभागावर उद्भवलेल्या शुल्कांचे स्वतःचे विद्युत क्षेत्र बाह्य क्षेत्राची पूर्णपणे भरपाई करते. कंडक्टरमधील परिणामी इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड शून्य असेल (§ 1.5 पहा).

तथापि, कंडक्टरमध्ये, विशिष्ट परिस्थितीत, विनामूल्य इलेक्ट्रिक चार्ज वाहकांची सतत ऑर्डर केलेली हालचाल होऊ शकते. अशी चळवळ म्हणतात विजेचा धक्का . पॉझिटिव्ह फ्री चार्जेसच्या हालचालीची दिशा विद्युत प्रवाहाची दिशा म्हणून घेतली जाते. कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी, त्यामध्ये विद्युत क्षेत्र तयार करणे आवश्यक आहे.

विद्युत प्रवाहाचे परिमाणवाचक माप आहे वर्तमान शक्ती आय – स्केलर भौतिक प्रमाण चार्ज गुणोत्तर Δ च्या समान आहे q, वेळेच्या अंतरासाठी कंडक्टरच्या क्रॉस सेक्शनद्वारे (चित्र 1.8.1) हस्तांतरित केले Δ ट, या वेळेच्या अंतरापर्यंत:

इंटरनॅशनल सिस्टीम ऑफ युनिट्स SI मध्ये, विद्युत प्रवाह अँपिअर (A) मध्ये मोजला जातो. वर्तमान युनिट 1 ए वर्तमान सह दोन समांतर कंडक्टरच्या चुंबकीय संवादाद्वारे स्थापित केले जाते (§ 1.16 पहा).

एक स्थिर विद्युत प्रवाह फक्त मध्ये निर्माण केला जाऊ शकतो बंद परिक्रमा , ज्यामध्ये विनामूल्य चार्ज वाहक बंद मार्गांवर फिरतात. अशा सर्किटमधील वेगवेगळ्या बिंदूंवरील विद्युत क्षेत्र कालांतराने स्थिर असते. परिणामी, डीसी सर्किटमधील इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये गोठलेल्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचे वर्ण आहे. परंतु इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डमध्ये इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डमध्ये इलेक्ट्रिक चार्ज हलवताना, विद्युत शक्तींचे कार्य शून्य असते (§ 1.4 पहा). म्हणून, थेट प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी, इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये एक उपकरण असणे आवश्यक आहे जे शक्तींच्या कार्यामुळे सर्किटच्या विभागांमध्ये संभाव्य फरक निर्माण आणि राखू शकेल. नॉन-इलेक्ट्रोस्टॅटिक मूळ. अशा उपकरणांना म्हणतात थेट वर्तमान स्रोत . वर्तमान स्त्रोतांकडून विनामूल्य चार्ज वाहकांवर कार्य करणार्‍या नॉन-इलेक्ट्रोस्टॅटिक उत्पत्तीचे बल म्हणतात बाहेरील शक्ती .

बाहेरील शक्तींचे स्वरूप भिन्न असू शकते. गॅल्व्हॅनिक पेशी किंवा बॅटरीमध्ये, ते इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियेच्या परिणामी उद्भवतात, डीसी जनरेटरमध्ये, कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्रात फिरतात तेव्हा बाह्य शक्ती उद्भवतात. इलेक्ट्रिकल सर्किटमधील वर्तमान स्त्रोत पंप प्रमाणेच भूमिका बजावते, जे बंद हायड्रॉलिक सिस्टममध्ये द्रव पंप करण्यासाठी आवश्यक आहे. बाह्य शक्तींच्या प्रभावाखाली, विद्युत शुल्क वर्तमान स्त्रोताच्या आत फिरतात विइलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डची शक्ती, ज्यामुळे बंद सर्किटमध्ये स्थिर विद्युत प्रवाह राखला जाऊ शकतो.

जेव्हा विद्युत शुल्क डीसी सर्किटच्या बाजूने फिरते, तेव्हा वर्तमान स्त्रोतांच्या आत कार्य करणारी बाह्य शक्ती कार्य करतात.

कामाच्या गुणोत्तराप्रमाणे भौतिक प्रमाण ए st बाह्य शक्ती जेव्हा चार्ज हलवते qवर्तमान स्त्रोताच्या ऋण ध्रुवापासून ते सकारात्मक ते या शुल्काच्या मूल्यापर्यंत, म्हणतात स्रोत इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती(EMF):

अशा प्रकारे, एकल सकारात्मक चार्ज हलवताना बाह्य शक्तींनी केलेल्या कार्याद्वारे ईएमएफ निर्धारित केला जातो. इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स, संभाव्य फरकाप्रमाणे, व्होल्ट (V) मध्ये मोजले जाते.

जेव्हा एकच सकारात्मक चार्ज बंद डीसी सर्किटच्या बाजूने फिरतो तेव्हा बाह्य शक्तींचे कार्य या सर्किटमध्ये कार्यरत EMF च्या बेरजेइतके असते आणि इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डचे कार्य शून्य असते.

डीसी सर्किट स्वतंत्र विभागांमध्ये विभागले जाऊ शकते. ज्या विभागांवर बाह्य शक्ती कार्य करत नाहीत (म्हणजे, वर्तमान स्त्रोत नसलेले विभाग) असे म्हणतात. एकसंध . वर्तमान स्त्रोतांचा समावेश असलेल्या क्षेत्रांना म्हणतात विषम .

जेव्हा एक युनिट पॉझिटिव्ह चार्ज सर्किटच्या एका विशिष्ट भागावर फिरते तेव्हा इलेक्ट्रोस्टॅटिक (कुलॉम्ब) आणि बाह्य शक्ती दोन्ही कार्य करतात. इलेक्ट्रोस्टॅटिक शक्तींचे कार्य एकसमान विभागाच्या प्रारंभिक (1) आणि अंतिम (2) बिंदूंमधील संभाव्य फरक Δφ 12 \u003d φ 1 - φ 2 च्या समान आहे. बाह्य शक्तींचे कार्य, व्याख्यानुसार, या क्षेत्रात कार्यरत इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स 12 आहे. तर एकूण काम आहे

जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ जी. ओम यांनी 1826 मध्ये प्रायोगिकपणे स्थापित केले की सध्याची ताकद आहे आय, एकसंध धातूच्या कंडक्टरमधून वाहते (म्हणजे, एक कंडक्टर ज्यामध्ये कोणतीही बाह्य शक्ती कार्य करत नाही), व्होल्टेजच्या प्रमाणात असते यूकंडक्टरच्या शेवटी:

कुठे आर= const.

किंमत आरम्हणतात विद्युत प्रतिकार . विद्युत प्रतिरोधक कंडक्टर म्हणतात रेझिस्टर . हे गुणोत्तर व्यक्त करते सर्किटच्या एकसंध विभागासाठी ओमचा नियम:कंडक्टरमधील विद्युतप्रवाह लागू व्होल्टेजच्या थेट प्रमाणात आणि कंडक्टरच्या प्रतिकाराच्या व्यस्त प्रमाणात असतो.

SI मध्ये, कंडक्टरच्या विद्युत प्रतिकाराचे एकक आहे ओम (ओम). 1 ohm च्या रेझिस्टन्समध्ये सर्किटचा एक विभाग असतो ज्यामध्ये 1 V च्या व्होल्टेजवर 1 A चा प्रवाह येतो.

ओमच्या नियमाचे पालन करणारे कंडक्टर म्हणतात रेखीय . वर्तमान शक्तीचे ग्राफिक अवलंबन आयव्होल्टेज पासून यू(असे चार्ट म्हणतात व्होल्ट-अँपिअर वैशिष्ट्ये , संक्षेप VAC) मूळमधून जाणार्‍या एका सरळ रेषेद्वारे दर्शविले जाते. हे नोंद घ्यावे की अशी अनेक सामग्री आणि उपकरणे आहेत जी ओहमच्या कायद्याचे पालन करत नाहीत, जसे की सेमीकंडक्टर डायोड किंवा गॅस डिस्चार्ज दिवा. जरी पुरेशा मोठ्या ताकदीच्या प्रवाहात धातूच्या कंडक्टरसाठी, ओहमच्या रेषीय नियमापासून विचलन दिसून येते, कारण मेटल कंडक्टरचा विद्युतीय प्रतिकार वाढत्या तापमानासह वाढतो.

ईएमएफ असलेल्या सर्किट विभागासाठी, ओमचा नियम खालील स्वरूपात लिहिलेला आहे:

ओमचा कायदा

दोन्ही समानता जोडून, ​​आम्हाला मिळते:

आय (आर + आर) = Δφ cd + Δφ ab + .

पण Δφ cd = Δφ ba = – Δφ ab. म्हणून

हे सूत्र व्यक्त होईल संपूर्ण सर्किटसाठी ओमचा नियम : संपूर्ण सर्किटमधील वर्तमान सामर्थ्य स्त्रोताच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह बलाइतकी असते, सर्किटच्या एकसंध आणि एकसंध विभागांच्या प्रतिकारांच्या बेरजेने भागली जाते.

प्रतिकार आरअंजीर मध्ये विषम क्षेत्र. 1.8.2 म्हणून पाहिले जाऊ शकते वर्तमान स्रोत अंतर्गत प्रतिकार . या प्रकरणात, प्लॉट ( abअंजीर मध्ये. 1.8.2 हा स्त्रोताचा अंतर्गत विभाग आहे. जर गुण aआणि bस्त्रोताच्या अंतर्गत प्रतिकाराच्या तुलनेत ज्याचा प्रतिकार लहान आहे अशा कंडक्टरसह बंद करा ( आर << आर), नंतर सर्किट प्रवाहित होईल शॉर्ट सर्किट करंट

शॉर्ट सर्किट करंट - इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स आणि अंतर्गत प्रतिकारासह दिलेल्या स्त्रोताकडून मिळवता येणारा जास्तीत जास्त प्रवाह आर. कमी अंतर्गत प्रतिकार असलेल्या स्त्रोतांसाठी, शॉर्ट-सर्किट प्रवाह खूप मोठा असू शकतो आणि इलेक्ट्रिकल सर्किट किंवा स्त्रोताचा नाश होऊ शकतो. उदाहरणार्थ, ऑटोमोबाईलमध्ये वापरल्या जाणार्‍या लीड-ऍसिड बॅटरीमध्ये अनेक शंभर अँपिअरचा शॉर्ट सर्किट करंट असू शकतो. सबस्टेशन्स (हजारो अँपिअर) द्वारे समर्थित प्रकाश नेटवर्कमधील शॉर्ट सर्किट विशेषतः धोकादायक आहेत. अशा उच्च प्रवाहांचा विनाशकारी प्रभाव टाळण्यासाठी, सर्किटमध्ये फ्यूज किंवा विशेष सर्किट ब्रेकर्स समाविष्ट केले जातात.

काही प्रकरणांमध्ये, शॉर्ट सर्किट करंटची धोकादायक मूल्ये रोखण्यासाठी, काही बाह्य प्रतिकार स्त्रोताशी मालिकेत जोडलेले असतात. मग प्रतिकार आरस्त्रोताच्या अंतर्गत प्रतिकार आणि बाह्य प्रतिकारांच्या बेरजेइतके आहे आणि शॉर्ट सर्किट झाल्यास, वर्तमान ताकद जास्त होणार नाही.

जर बाह्य सर्किट उघडे असेल, तर Δφ ba = – Δφ ab= , म्हणजे, खुल्या बॅटरीच्या ध्रुवांवर संभाव्य फरक त्याच्या EMF सारखा असतो.

जर बाह्य भार प्रतिकार आरचालू केले आणि बॅटरीमधून विद्युतप्रवाह वाहतो आय, त्याच्या ध्रुवांवर संभाव्य फरक समान होतो

Δφ ba = – Ir.

अंजीर वर. 1.8.3 हे समान EMF आणि अंतर्गत प्रतिकारासह DC स्त्रोताचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व आहे आरतीन मोडमध्ये: "निष्क्रिय", लोड आणि शॉर्ट सर्किट मोडवर कार्य करा (शॉर्ट सर्किट). बॅटरीच्या आतील विद्युत क्षेत्राची ताकद आणि सकारात्मक शुल्कावर कार्य करणारी शक्ती दर्शविली आहे: – विद्युत बल आणि – तृतीय-पक्ष बल. शॉर्ट सर्किट मोडमध्ये, बॅटरीमधील विद्युत क्षेत्र अदृश्य होते.

डीसी इलेक्ट्रिकल सर्किट्समधील व्होल्टेज आणि प्रवाह मोजण्यासाठी, विशेष उपकरणे वापरली जातात - व्होल्टमीटरआणि ammeters.

व्होल्टमीटरत्याच्या टर्मिनल्सवर लागू संभाव्य फरक मोजण्यासाठी डिझाइन केलेले. तो जोडतो समांतरसर्किटचा विभाग ज्यावर संभाव्य फरकाचे मोजमाप केले जाते. कोणत्याही व्होल्टमीटरला काही आंतरिक प्रतिकार असतो. आर बी. व्होल्टमीटरने मापन केलेल्या सर्किटला जोडलेले असताना विद्युत् प्रवाहांचे लक्षणीय पुनर्वितरण होऊ नये म्हणून, त्याचा अंतर्गत प्रतिकार तो जोडलेल्या सर्किटच्या विभागाच्या प्रतिकाराच्या तुलनेत मोठा असणे आवश्यक आहे. अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या सर्किटसाठी. 1.8.4, ही स्थिती अशी लिहिली आहे:

आर बी >> आर 1 .

ही स्थिती म्हणजे वर्तमान मी बी = Δφ cd / आर बी, व्होल्टमीटरमधून वाहते, प्रवाहापेक्षा खूपच कमी आहे आय = Δφ cd / आर 1 जो सर्किटच्या चाचणी केलेल्या विभागातून वाहतो.

व्होल्टमीटरमध्ये कोणतीही बाह्य शक्ती कार्य करत नसल्यामुळे, त्याच्या टर्मिनल्समधील संभाव्य फरक, व्याख्येनुसार, व्होल्टेजशी जुळतो. म्हणून, आपण असे म्हणू शकतो की व्होल्टमीटर व्होल्टेज मोजतो.

Ammeterसर्किटमधील विद्युत् प्रवाह मोजण्यासाठी डिझाइन केलेले. अॅमीटर हे इलेक्ट्रिकल सर्किटमधील ब्रेकशी मालिकेत जोडलेले असते जेणेकरून संपूर्ण मोजलेला प्रवाह त्यातून जातो. ammeter मध्ये काही अंतर्गत प्रतिकार देखील असतो. आरए. व्होल्टमीटरच्या विपरीत, संपूर्ण सर्किटच्या एकूण प्रतिकाराच्या तुलनेत अँमीटरचा अंतर्गत प्रतिकार पुरेसा लहान असणे आवश्यक आहे. अंजीर मध्ये सर्किट साठी. 1.8.4 ammeter च्या प्रतिकाराने स्थिती पूर्ण करणे आवश्यक आहे

थेट विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी अटी.

थेट विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी, मुक्त चार्ज केलेल्या कणांची उपस्थिती आणि वर्तमान स्त्रोताची उपस्थिती आवश्यक आहे. ज्यामध्ये कोणत्याही प्रकारच्या ऊर्जेचे विद्युत क्षेत्राच्या ऊर्जेत रूपांतर केले जाते.

वर्तमान स्रोत- एक उपकरण ज्यामध्ये कोणत्याही प्रकारची ऊर्जा विद्युत क्षेत्राच्या उर्जेमध्ये रूपांतरित केली जाते. वर्तमान स्त्रोतामध्ये, बाह्य शक्ती बंद सर्किटमध्ये चार्ज केलेल्या कणांवर कार्य करतात. विविध वर्तमान स्त्रोतांमध्ये बाह्य शक्ती दिसण्याची कारणे भिन्न आहेत. उदाहरणार्थ, बॅटरी आणि गॅल्व्हॅनिक पेशींमध्ये, बाह्य शक्ती रासायनिक अभिक्रियांच्या प्रवाहामुळे उद्भवतात, पॉवर प्लांटच्या जनरेटरमध्ये ते उद्भवतात जेव्हा कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्रात फिरतो, फोटोसेल्समध्ये - जेव्हा प्रकाश धातू आणि अर्धसंवाहकांमधील इलेक्ट्रॉनांवर कार्य करतो.

वर्तमान स्त्रोताची इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्तीबाह्य शक्तींच्या कार्याचे गुणोत्तर वर्तमान स्त्रोताच्या नकारात्मक ध्रुवापासून धनामध्ये हस्तांतरित केलेल्या सकारात्मक शुल्काच्या मूल्यास म्हणतात.

मूलभूत संकल्पना.

सध्याची ताकद- कंडक्टरमधून गेलेल्या चार्जच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचे स्केलर भौतिक प्रमाण ज्यासाठी हे शुल्क निघून गेले आहे.

कुठे आय - वर्तमान शक्ती,q - शुल्काची रक्कम (विजेची रक्कम),ट - चार्ज ट्रान्झिट वेळ.

वर्तमान घनता- कंडक्टरच्या क्रॉस-सेक्शनल एरियाच्या वर्तमान ताकदीच्या गुणोत्तराच्या समान वेक्टर भौतिक प्रमाण.

कुठे j -वर्तमान घनता, एस - कंडक्टरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र.

वर्तमान घनता वेक्टरची दिशा सकारात्मक चार्ज केलेल्या कणांच्या गतीच्या दिशेशी जुळते.

विद्युतदाब - क्षेत्रामध्ये सकारात्मक चार्ज या शुल्काच्या मूल्यापर्यंत हलवताना कुलॉम्ब आणि बाह्य शक्तींच्या एकूण कार्याच्या गुणोत्तराच्या समान स्केलर भौतिक प्रमाण.

कुठेए - तृतीय-पक्ष आणि कुलॉम्ब सैन्याचे पूर्ण कार्य,q - इलेक्ट्रिक चार्ज.

विद्युत प्रतिकार- सर्किट विभागाचे विद्युत गुणधर्म दर्शविणारी भौतिक मात्रा.

कुठे ρ - कंडक्टरचा विशिष्ट प्रतिकार,l - कंडक्टर विभागाची लांबी,एस - कंडक्टरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र.

वाहकताप्रतिकाराचा परस्पर आहे

कुठेजी - वाहकता.

थेट विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी, मुक्त चार्ज केलेल्या कणांची उपस्थिती आणि वर्तमान स्त्रोताची उपस्थिती आवश्यक आहे. ज्यामध्ये कोणत्याही प्रकारच्या ऊर्जेचे विद्युत क्षेत्राच्या ऊर्जेत रूपांतर केले जाते.

वर्तमान स्रोत - एक उपकरण ज्यामध्ये कोणत्याही प्रकारची ऊर्जा विद्युत क्षेत्राच्या उर्जेमध्ये रूपांतरित केली जाते. वर्तमान स्त्रोतामध्ये, बाह्य शक्ती बंद सर्किटमध्ये चार्ज केलेल्या कणांवर कार्य करतात. विविध वर्तमान स्त्रोतांमध्ये बाह्य शक्ती दिसण्याची कारणे भिन्न आहेत. उदाहरणार्थ, बॅटरी आणि गॅल्व्हॅनिक पेशींमध्ये, बाह्य शक्ती रासायनिक अभिक्रियांच्या प्रवाहामुळे उद्भवतात, पॉवर प्लांटच्या जनरेटरमध्ये ते उद्भवतात जेव्हा कंडक्टर चुंबकीय क्षेत्रात फिरतो, फोटोसेल्समध्ये - जेव्हा प्रकाश धातू आणि अर्धसंवाहकांमधील इलेक्ट्रॉनांवर कार्य करतो.

वर्तमान स्त्रोताची इलेक्ट्रोमोटिव्ह शक्ती बाह्य शक्तींच्या कार्याचे गुणोत्तर वर्तमान स्त्रोताच्या नकारात्मक ध्रुवापासून धनामध्ये हस्तांतरित केलेल्या सकारात्मक शुल्काच्या मूल्यास म्हणतात.

मूलभूत संकल्पना.

सध्याची ताकद - कंडक्टरमधून गेलेल्या चार्जच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचे स्केलर भौतिक प्रमाण ज्यासाठी हे शुल्क निघून गेले आहे.

कुठे आय - वर्तमान शक्ती, q - शुल्काची रक्कम (विजेची रक्कम), ट - चार्ज ट्रान्झिट वेळ.

वर्तमान घनता - कंडक्टरच्या क्रॉस-सेक्शनल एरियाच्या वर्तमान ताकदीच्या गुणोत्तराच्या समान वेक्टर भौतिक प्रमाण.

कुठे j -वर्तमान घनता, एस - कंडक्टरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र.

वर्तमान घनता वेक्टरची दिशा सकारात्मक चार्ज केलेल्या कणांच्या गतीच्या दिशेशी जुळते.

विद्युतदाब - क्षेत्रामध्ये सकारात्मक चार्ज या शुल्काच्या मूल्यापर्यंत हलवताना कुलॉम्ब आणि बाह्य शक्तींच्या एकूण कार्याच्या गुणोत्तराच्या समान स्केलर भौतिक प्रमाण.

कुठे ए - तृतीय-पक्ष आणि कुलॉम्ब सैन्याचे पूर्ण कार्य, q - इलेक्ट्रिक चार्ज.

विद्युत प्रतिकार - सर्किट विभागाचे विद्युत गुणधर्म दर्शविणारी भौतिक मात्रा.

कुठे ρ - कंडक्टरचा विशिष्ट प्रतिकार, l - कंडक्टर विभागाची लांबी, एस - कंडक्टरचे क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र.

वाहकता प्रतिकाराचा परस्पर आहे

कुठे जी - वाहकता.

ओमचे नियम.

साखळीच्या एकसंध विभागासाठी ओमचा नियम.

सर्किटच्या एकसंध विभागातील वर्तमान सामर्थ्य ही स्थिर विभागातील प्रतिरोधकतेच्या व्होल्टेजच्या थेट प्रमाणात असते आणि स्थिर व्होल्टेजवरील विभागाच्या प्रतिकाराच्या व्यस्त प्रमाणात असते.

कुठे यू - परिसरात तणाव आर - विभाग प्रतिकार.

थेट वर्तमान स्रोत असलेल्या सर्किटच्या अनियंत्रित विभागासाठी ओमचा नियम.

कुठे φ 1 - φ 2 + ε = यू सर्किटच्या दिलेल्या विभागात व्होल्टेज,आर - सर्किटच्या दिलेल्या विभागाचा विद्युत प्रतिकार.

संपूर्ण सर्किटसाठी ओमचा नियम.

संपूर्ण सर्किटमधील वर्तमान शक्ती स्त्रोताच्या इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सच्या सर्किटच्या बाह्य आणि अंतर्गत विभागांच्या प्रतिकारांच्या बेरजेइतकी असते.

कुठे आर - सर्किटच्या बाह्य भागाचा विद्युत प्रतिकार, आर - सर्किटच्या अंतर्गत विभागाचा विद्युत प्रतिकार.

शॉर्ट सर्किट.

संपूर्ण सर्किटसाठी ओहमच्या नियमानुसार हे स्पष्ट होते की दिलेल्या वर्तमान स्त्रोतासह सर्किटमधील वर्तमान ताकद केवळ बाह्य सर्किटच्या प्रतिकारांवर अवलंबून असते. आर.

जर प्रतिरोधक कंडक्टर वर्तमान स्त्रोताच्या ध्रुवांशी जोडलेला असेल आर<< आर, मग फक्त वर्तमान स्त्रोताचा EMF आणि त्याचा प्रतिकार सर्किटमधील करंटचे मूल्य निर्धारित करेल. वर्तमान शक्तीचे हे मूल्य या वर्तमान स्त्रोतासाठी मर्यादा असेल आणि त्याला शॉर्ट सर्किट प्रवाह म्हणतात.

विद्युतचुंबकिय बल.कोणताही वर्तमान स्त्रोत इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स किंवा थोडक्यात EMF द्वारे दर्शविला जातो. तर, फ्लॅशलाइटसाठी गोल बॅटरीवर असे लिहिले आहे: 1.5 V. याचा अर्थ काय आहे? विरुद्ध चिन्हांचे चार्जेस असलेले दोन धातूचे गोळे कंडक्टरसह जोडा. या चार्जेसच्या विद्युत क्षेत्राच्या प्रभावाखाली, कंडक्टरमध्ये विद्युत प्रवाह उद्भवतो ( अंजीर.15.7). पण हा प्रवाह फारच अल्पकालीन असेल. चार्जेस त्वरीत एकमेकांना तटस्थ करतात, बॉलची क्षमता समान बनते आणि विद्युत क्षेत्र अदृश्य होते.

तृतीय पक्ष शक्ती.विद्युतप्रवाह स्थिर राहण्यासाठी, बॉल्समध्ये स्थिर व्होल्टेज राखणे आवश्यक आहे. यासाठी उपकरण आवश्यक आहे वर्तमान स्रोत), जे बॉल्सच्या इलेक्ट्रिक फील्डमधून या चार्जेसवर कार्य करणार्‍या शक्तींच्या दिशेच्या विरुद्ध दिशेने एका बॉलवरून दुसर्‍या दिशेने चार्जेस हलवेल. अशा यंत्रामध्ये, विद्युत शक्तींव्यतिरिक्त, चार्जेस नॉन-इलेक्ट्रोस्टॅटिक उत्पत्तीच्या शक्तींद्वारे प्रभावित होणे आवश्यक आहे ( अंजीर.15.8). चार्ज केलेल्या कणांचे फक्त एक विद्युत क्षेत्र ( कुलॉम्ब फील्ड) सर्किटमध्ये स्थिर प्रवाह राखण्यास सक्षम नाही.

इलेक्ट्रोस्टॅटिक उत्पत्तीच्या (म्हणजे कौलॉम्ब) शक्तींचा अपवाद वगळता विद्युत चार्ज केलेल्या कणांवर कार्य करणाऱ्या कोणत्याही बलांना म्हणतात. बाहेरील शक्ती.जर आपण उर्जेच्या संवर्धनाच्या कायद्याकडे वळलो तर सर्किटमध्ये स्थिर प्रवाह राखण्यासाठी बाह्य शक्तींच्या गरजेचा निष्कर्ष आणखी स्पष्ट होईल. इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्ड संभाव्य आहे. बंद इलेक्ट्रिक सर्किटमध्ये चार्ज केलेले कण हलवताना या फील्डचे कार्य शून्य आहे. कंडक्टरमधून विद्युत् प्रवाह उत्तीर्ण होण्याबरोबर ऊर्जा सोडली जाते - कंडक्टर गरम होते. म्हणून, सर्किटमध्ये उर्जेचा काही स्त्रोत असणे आवश्यक आहे जे सर्किटला ते पुरवते. त्यामध्ये, कुलॉम्ब सैन्याव्यतिरिक्त, तृतीय-पक्ष, गैर-संभाव्य शक्तींनी आवश्यकपणे कार्य केले पाहिजे. बंद समोच्च बाजूने या शक्तींचे कार्य शून्यापेक्षा वेगळे असणे आवश्यक आहे. या शक्तींद्वारे कार्य करण्याच्या प्रक्रियेत आहे की चार्ज केलेले कण वर्तमान स्त्रोताच्या आत ऊर्जा घेतात आणि नंतर इलेक्ट्रिक सर्किटच्या कंडक्टरला देतात. तृतीय-पक्ष शक्ती सर्व वर्तमान स्त्रोतांमध्ये चार्ज केलेले कण: पॉवर प्लांटमधील जनरेटरमध्ये, गॅल्व्हनिक सेल, बॅटरी इ. मध्ये. जेव्हा सर्किट बंद होते, तेव्हा सर्किटच्या सर्व कंडक्टरमध्ये विद्युत क्षेत्र तयार होते. वर्तमान स्त्रोताच्या आत, शुल्काच्या प्रभावाखाली हलतात बाह्य शक्ती वि. कुलॉम्ब सैन्ये(सकारात्मक चार्ज केलेल्या इलेक्ट्रोडपासून ऋणापर्यंत इलेक्ट्रॉन्स), आणि बाह्य सर्किटमध्ये ते विद्युत क्षेत्राद्वारे गतीमध्ये सेट केले जातात (चित्र पहा. अंजीर.15.8). बाह्य शक्तींचे स्वरूप.बाह्य शक्तींचे स्वरूप भिन्न असू शकते. पॉवर प्लांट जनरेटरमध्ये, बाह्य शक्ती म्हणजे चुंबकीय क्षेत्रातून चालणाऱ्या कंडक्टरमधील इलेक्ट्रॉनांवर कार्य करणारी शक्ती. गॅल्व्हॅनिक सेलमध्ये, उदाहरणार्थ, व्होल्टा सेल, रासायनिक शक्ती कार्य करतात. व्होल्टा घटकामध्ये जस्त आणि तांबे इलेक्ट्रोड असतात जे सल्फ्यूरिक ऍसिडच्या द्रावणात ठेवतात. रासायनिक शक्तींमुळे जस्त आम्लामध्ये विरघळते. सकारात्मक चार्ज केलेले झिंक आयन सोल्युशनमध्ये जातात आणि जस्त इलेक्ट्रोड स्वतःच नकारात्मक चार्ज होतो. (सल्फ्यूरिक ऍसिडमध्ये तांबे फारच कमी विरघळतात.) जस्त आणि तांबे इलेक्ट्रोड्समध्ये संभाव्य फरक दिसून येतो, जो बंद विद्युत सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह निर्धारित करतो. विद्युतचुंबकिय बल.बाह्य शक्तींची क्रिया एका महत्त्वपूर्ण भौतिक प्रमाणाद्वारे दर्शविली जाते विद्युतचुंबकिय बल(संक्षिप्त EMF). वर्तमान स्त्रोताचे इलेक्ट्रोमोटिव्ह बल बाह्य शक्तींच्या कार्याच्या गुणोत्तराच्या बरोबरीचे असते जेव्हा क्लोज सर्किटच्या बाजूने चार्ज हलवताना याच्या मूल्यावर शुल्क:

इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स, व्होल्टेजप्रमाणे, व्होल्टमध्ये व्यक्त केले जाते. आपण सर्किटच्या कोणत्याही भागामध्ये इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सबद्दल देखील बोलू शकतो. हे बाह्य शक्तींचे विशिष्ट कार्य आहे (एकक चार्ज हलविण्याचे काम) संपूर्ण सर्किटमध्ये नाही, परंतु केवळ या भागात. गॅल्व्हॅनिक सेलची इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्सघटकाच्या आतील पॉझिटिव्ह चार्ज एका ध्रुवातून दुसर्‍या ध्रुवावर हलवताना बाह्य शक्तींच्या कार्याशी संख्यात्मकदृष्ट्या समान मूल्य असते. बाह्य शक्तींचे कार्य संभाव्य फरकाच्या संदर्भात व्यक्त केले जाऊ शकत नाही, कारण बाह्य शक्ती संभाव्य नसतात आणि त्यांचे कार्य चार्ज प्रक्षेपणाच्या आकारावर अवलंबून असते. म्हणून, उदाहरणार्थ, स्त्रोताच्या बाहेर वर्तमान स्त्रोताच्या टर्मिनल्स दरम्यान चार्ज हलवताना बाह्य शक्तींचे कार्य शून्याच्या समान असते. आता तुम्हाला माहिती आहे की EMF म्हणजे काय. जर बॅटरीवर 1.5 V लिहिले असेल, तर याचा अर्थ असा आहे की बॅटरीच्या एका ध्रुवावरून दुसर्‍या ध्रुवावर 1 C चा चार्ज हलवताना तृतीय-पक्ष शक्ती (या प्रकरणात रासायनिक) 1.5 J कार्य करतात. क्लोज सर्किटमध्ये थेट प्रवाह अस्तित्वात असू शकत नाही जर बाह्य शक्ती त्यात कार्य करत नाहीत, म्हणजे, तेथे कोणतेही EMF नाही.

कंडक्टरचे समांतर आणि मालिका कनेक्शन

इलेक्ट्रिकल सर्किटमध्ये भार (वर्तमान ग्राहक) दोन इनॅन्डेन्सेंट दिवे समाविष्ट करूया, ज्यापैकी प्रत्येकाला विशिष्ट प्रतिकार असतो आणि त्या प्रत्येकाला समान प्रतिकार असलेल्या कंडक्टरने बदलले जाऊ शकते.

सीरियल कनेक्शन

प्रतिरोधकांच्या मालिका कनेक्शनसह इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या पॅरामीटर्सची गणना:

1. सर्किटच्या सर्व मालिका-कनेक्ट केलेल्या विभागांमध्ये सध्याची ताकद समान आहे 2. मालिकेत जोडलेले अनेक विभाग असलेल्या सर्किटमधील व्होल्टेज प्रत्येक विभागातील व्होल्टेजच्या बेरजेइतके असते 3. अनेक मालिका-कनेक्ट केलेल्या विभागांचा समावेश असलेल्या सर्किटचा प्रतिकार प्रत्येक विभागाच्या प्रतिकारांच्या बेरजेइतका असतो

4. मालिका-कनेक्ट केलेले विभाग असलेल्या सर्किटमधील विद्युत प्रवाहाचे काम वैयक्तिक विभागांमधील कामाच्या बेरजेइतके असते

A \u003d A1 + A2 5. मालिका-कनेक्ट केलेले विभाग असलेल्या सर्किटमधील विद्युत प्रवाहाची शक्ती वैयक्तिक विभागांमधील शक्तींच्या बेरजेइतकी असते

समांतर कनेक्शन

प्रतिरोधकांच्या समांतर कनेक्शनसह इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या पॅरामीटर्सची गणना:

1. सर्किटच्या शाखा नसलेल्या विभागातील वर्तमान सामर्थ्य सर्व समांतर जोडलेल्या विभागांमधील वर्तमान ताकदीच्या बेरजेइतके असते

3. जेव्हा प्रतिकार समांतर जोडलेले असतात, तेव्हा प्रतिकाराला व्यस्त असलेली मूल्ये जोडली जातात:

(R - कंडक्टरचा प्रतिकार, 1/R - कंडक्टरची विद्युत चालकता)

जर सर्किटमध्ये फक्त दोन प्रतिरोधक समांतर जोडलेले असतील तर बद्दल:

(समांतर जोडलेले असताना, सर्किटचा एकूण प्रतिकार समाविष्ट केलेल्या प्रतिकारांपेक्षा कमी असतो.)

4. समांतर-कनेक्ट केलेले विभाग असलेल्या सर्किटमधील विद्युत प्रवाहाचे कार्य वैयक्तिक विभागांमधील कामाच्या बेरजेइतके आहे: A=A1+A2 5. समांतर जोडलेले विभाग असलेल्या सर्किटमधील विद्युत प्रवाहाची शक्ती वैयक्तिक विभागांमधील शक्तींच्या बेरजेइतकी असते: P=P1+P2

दोन प्रतिकारांसाठी: i.e. प्रतिकार जितका जास्त असेल तितका प्रवाह कमी असेल.

जौल-लेन्झ कायदा हा एक भौतिक कायदा आहे जो आपल्याला या कायद्यानुसार सर्किटमधील विद्युत् प्रवाहाचा थर्मल प्रभाव निर्धारित करण्यास अनुमती देतो: , जेथे सर्किटमध्ये I विद्युत् प्रवाह आहे, R हा प्रतिकार आहे, t वेळ आहे. हे सूत्र सर्किट तयार करून मोजले गेले: एक गॅल्व्हॅनिक सेल (बॅटरी), एक रेझिस्टर आणि एक अॅमीटर. रेझिस्टर एका द्रवात बुडवले गेले, ज्यामध्ये थर्मामीटर घातला गेला आणि तापमान मोजले गेले. अशाप्रकारे त्यांनी त्यांचा कायदा काढला आणि इतिहासात कायमस्वरूपी छाप पाडली, परंतु त्यांच्या प्रयोगांशिवायही समान कायदा काढणे शक्य होते:

U=A/q ​​A=U*q=U*I*t=I^2*R*t पण या लोकांचा हा सन्मान आणि स्तुती असूनही.

जौल लेन्झचा नियम विद्युत सर्किटच्या एका विभागातून विद्युत् प्रवाह जातो तेव्हा मर्यादित प्रतिरोधकतेसह सोडलेल्या उष्णतेचे प्रमाण निर्धारित करतो. साखळीच्या या विभागात कोणतेही रासायनिक परिवर्तन होऊ नये ही एक पूर्व शर्त आहे.

विद्युत प्रवाहाचे काम

विद्युत प्रवाहाचे कार्य कंडक्टरद्वारे चार्ज हलवताना विद्युत क्षेत्राद्वारे किती कार्य केले गेले हे दर्शविते.

दोन सूत्रे जाणून घेतल्यास: I \u003d q/t..... आणि ..... U \u003d A/q, तुम्ही विद्युत प्रवाहाच्या कार्याची गणना करण्यासाठी एक सूत्र मिळवू शकता: विद्युत प्रवाहाचे कार्य वर्तमान शक्ती आणि व्होल्टेज आणि सर्किटमध्ये विद्युत प्रवाह वाहण्याच्या वेळेच्या गुणानुरूप असते.

एसआय सिस्टीममधील विद्युत प्रवाहाच्या कामासाठी मोजण्याचे एकक: [ A ] \u003d 1 J \u003d 1A. b c

शिका, जा!विद्युत प्रवाहाच्या कामाची गणना करताना, विद्युत प्रवाहाच्या कामाचे एक ऑफ-सिस्टम एकाधिक युनिट बहुतेकदा वापरले जाते: 1 kWh (किलोवॅट-तास).

1 kWh = ...........W.s = 3,600,000 J

प्रत्येक अपार्टमेंटमध्ये, वापरलेल्या विजेचा हिशेब ठेवण्यासाठी, विशेष वीज मीटर स्थापित केले जातात, जे विद्युत प्रवाहाचे कार्य दर्शवतात, जेव्हा विविध घरगुती विद्युत उपकरणे चालू असतात तेव्हा विशिष्ट कालावधीत पूर्ण होतात. हे मीटर "kWh" मध्ये विद्युत प्रवाह (विजेचा वापर) कार्य दर्शवतात.

वापरलेल्या विजेच्या खर्चाची गणना कशी करायची हे आपल्याला शिकण्याची आवश्यकता आहे! पाठ्यपुस्तकातील पृष्‍ठ १२२ (परिच्छेद ५२) वरील समस्येचे निराकरण आम्ही काळजीपूर्वक समजतो!

विद्युत चालू शक्ती

विद्युत प्रवाहाची शक्ती प्रति युनिट वेळेत केलेल्या विद्युत् प्रवाहाचे कार्य दर्शविते आणि हे काम ज्या कालावधीत केले गेले त्या वेळेच्या कामाच्या गुणोत्तराप्रमाणे असते.

(मेकॅनिक्समधील शक्ती सहसा अक्षराने दर्शविली जाते एन, इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी मध्ये - पत्राद्वारे आर) कारण A = IUt, नंतर विद्युत प्रवाहाची शक्ती समान आहे:

किंवा

एसआय सिस्टीममधील विद्युत प्रवाह शक्तीचे एकक:

[P] = 1 W (वॅट) = 1 A. B

किर्चहॉफचे कायदे – इलेक्ट्रिकल सर्किट्समध्ये प्रवाह आणि व्होल्टेज कसे संबंधित आहेत हे दर्शवणारे नियम.हे नियम 1845 मध्ये गुस्ताव किर्चॉफ यांनी तयार केले होते. साहित्यात, त्यांना बर्‍याचदा किर्चॉफचे नियम म्हटले जाते, परंतु हे खरे नाही, कारण ते निसर्गाचे नियम नाहीत, परंतु स्थिर चुंबकीय क्षेत्रासह मॅक्सवेलच्या तिसऱ्या समीकरणातून घेतले गेले आहेत. परंतु तरीही, पहिले नाव त्यांच्यासाठी अधिक परिचित आहे, म्हणून आम्ही त्यांना कॉल करू, जसे की साहित्यात प्रथा आहे - किर्चहॉफचे नियम.

किर्चॉफचा पहिला कायदा - नोडमध्ये अभिसरण होणाऱ्या प्रवाहांची बेरीज शून्य असते.

चला ते बाहेर काढूया. नोड हा एक बिंदू आहे जो शाखांना जोडतो. शाखा म्हणजे नोड्समधील साखळीचा एक विभाग. आकृती दर्शविते की विद्युत प्रवाह i नोडमध्ये प्रवेश करतो आणि i 1 आणि i 2 प्रवाह नोड सोडतात. आम्ही पहिल्या किर्चहॉफ कायद्यानुसार अभिव्यक्ती तयार करतो, कारण नोडमध्ये प्रवेश करणार्‍या प्रवाहांना अधिक चिन्ह असते आणि नोडमधून निघणार्‍या प्रवाहांना i-i 1 -i 2 =0 वजा चिन्ह असते. वर्तमान i, जसे होते, दोन लहान प्रवाहांमध्ये पसरते आणि i 1 आणि i 2 i=i 1 +i 2 प्रवाहांच्या बेरजेइतके असते. परंतु, उदाहरणार्थ, वर्तमान i 2 नोडमध्ये प्रवेश केला, तर वर्तमान I ची व्याख्या i=i 1 -i 2 अशी केली जाईल. समीकरण संकलित करताना चिन्हे विचारात घेणे महत्वाचे आहे.

किर्चहॉफचा पहिला नियम हा विजेच्या संवर्धनाच्या कायद्याचा परिणाम आहे: ठराविक कालावधीत नोडवर येणारे शुल्क हे त्याच वेळेच्या अंतराने नोड सोडणाऱ्या शुल्काच्या समान असते, म्हणजे. नोडमधील विद्युत शुल्क जमा होत नाही आणि अदृश्य होत नाही.

किर्चॉफचा दुसरा कायदा – बंद सर्किटमध्ये कार्य करणार्‍या EMF ची बीजगणितीय बेरीज या सर्किटमधील व्होल्टेज थेंबांच्या बीजगणितीय बेरजेइतकी असते.

व्होल्टेज विद्युत् प्रवाह आणि प्रतिकार (ओहमच्या नियमानुसार) चे उत्पादन म्हणून व्यक्त केले जाते.

या कायद्याला लागू करण्यासाठी स्वतःचे नियम देखील आहेत. प्रथम आपल्याला बाणाने समोच्च बायपासची दिशा सेट करणे आवश्यक आहे. नंतर EMF आणि व्होल्टेजची बेरीज अनुक्रमे करा, जर मूल्य बायपास दिशेशी जुळत असेल तर अधिक चिन्हासह आणि जर ते नसेल तर वजा करा. आपल्या योजनेसाठी दुसऱ्या किर्चहॉफच्या कायद्यानुसार एक समीकरण बनवू. आपण आपला बाण पाहतो, E 2 आणि E 3 त्याच्या दिशेने एकरूप होतो, ज्याचा अर्थ अधिक चिन्ह आहे आणि E 1 विरुद्ध दिशेने निर्देशित केला आहे, ज्याचा अर्थ वजा चिन्ह आहे. आता आपण व्होल्टेज पाहतो, प्रवाह I 1 बाणाच्या दिशेने एकरूप होतो आणि प्रवाह I 2 आणि I 3 विरुद्ध दिशेने निर्देशित केले जातात. परिणामी:

-इ 1 +ई 2 +ई 3 =मी 1 आर 1 -मी 2 आर 2 -मी 3 आर 3

किर्चहॉफच्या नियमांच्या आधारावर, साइनसॉइडल अल्टरनेटिंग करंट सर्किट्सचे विश्लेषण करण्याच्या पद्धती संकलित केल्या गेल्या आहेत. लूप चालू पद्धत ही दुसरी किर्चहॉफ कायद्याच्या वापरावर आधारित पद्धत आहे आणि पहिल्या किर्चहॉफ कायद्याच्या वापरावर आधारित नोडल पोटेंशिअल्सची पद्धत आहे.

पदार्थामध्ये स्थिर विद्युत प्रवाहाचा उदय आणि अस्तित्व यासाठी, प्रथम, मुक्त चार्ज कणांची उपस्थिती आवश्यक आहे. जर अणू किंवा रेणूंमध्ये सकारात्मक आणि नकारात्मक शुल्क एकमेकांशी जोडलेले असतील तर त्यांच्या हालचालीमुळे विद्युत प्रवाह दिसणार नाही.

परंतु करंटच्या घटनेसाठी विनामूल्य शुल्काची उपस्थिती अद्याप पुरेशी नाही. चार्ज केलेल्या कणांची क्रमबद्ध हालचाल तयार करण्यासाठी आणि राखण्यासाठी, दुसरे म्हणजे, त्यांच्यावर एका विशिष्ट दिशेने snla कृती करणे आवश्यक आहे. जर हे बल कार्य करणे थांबवते, तर धातूंच्या क्रिस्टल जाळीच्या आयनांनी किंवा इलेक्ट्रोलाइट्सच्या तटस्थ रेणूंच्या हालचालींना केलेल्या प्रतिकारामुळे चार्ज केलेल्या कणांची क्रमबद्ध हालचाल थांबेल.

चार्ज केलेले कण, जसे आपल्याला माहीत आहे, विद्युत क्षेत्राने शक्तीने प्रभावित केले आहे. सहसा, हे कंडक्टरमधील विद्युत क्षेत्र असते जे चार्ज केलेल्या कणांच्या क्रमबद्ध हालचालीस कारणीभूत ठरते आणि राखते. केवळ स्थिर स्थितीत, जेव्हा शुल्क विश्रांतीवर असते, तेव्हा कंडक्टरमधील विद्युत क्षेत्र शून्य असते.

जर कंडक्टरच्या आत इलेक्ट्रिक फील्ड असेल, तर कंडक्टरच्या टोकांच्या दरम्यान, सूत्र (8.28) नुसार, संभाव्य फरक आहे. जेव्हा हा संभाव्य फरक वेळेनुसार बदलत नाही, तेव्हा कंडक्टरमध्ये एक स्थिर प्रवाह स्थापित केला जातो. कंडक्टरच्या बाजूने, कंडक्टरच्या एका टोकावरील कमाल मूल्यापासून दुसऱ्या टोकावरील किमान मूल्यापर्यंत संभाव्यता कमी होते. संभाव्यतेतील ही घट साध्या अनुभवाने शोधली जाऊ शकते.

कंडक्टर म्हणून, खूप कोरडी नसलेली लाकडी काठी घ्या आणि ती आडवी लटकवा. (अशी काठी खराब असली तरी विद्युत प्रवाह चालवते.) इलेक्ट्रोस्टॅटिक मशीनला व्होल्टेजचा स्रोत असू द्या. जमिनीच्या सापेक्ष कंडक्टरच्या विविध विभागांच्या संभाव्यतेची नोंदणी करण्यासाठी, आपण हे करू शकता

काठीला जोडलेल्या मेटल फॉइलचे तुकडे वापरा. आम्ही मशीनचा एक ध्रुव पृथ्वीशी जोडतो आणि दुसरा कंडक्टर (स्टिक) च्या एका टोकाशी जोडतो. साखळी खुली असेल. मशीनचे हँडल फिरवताना, आपल्याला आढळेल की सर्व पाने एकाच कोनाने विचलित होतात (चित्र 146). याचा अर्थ जमिनीशी संबंधित कंडक्टरच्या सर्व बिंदूंची क्षमता समान आहे. कंडक्टरवरील शुल्क समतोल असताना हे असेच असावे. जर आता काठीचे दुसरे टोक जमिनीवर बसवले असेल, तर जेव्हा मशीनचे हँडल फिरवले जाईल तेव्हा चित्र बदलेल. (पृथ्वी ही कंडक्टर असल्याने, कंडक्टरला ग्राउंडिंग केल्याने सर्किट बंद होते.) ग्राउंड केलेल्या शेवटी, पाने अजिबात वळणार नाहीत: कंडक्टरच्या या टोकाची संभाव्यता व्यावहारिकदृष्ट्या जमिनीच्या संभाव्यतेइतकी आहे (संभाव्य घट धातूची तार लहान आहे). पानांच्या विचलनाचा कमाल कोन मशीनला जोडलेल्या कंडक्टरच्या शेवटी असेल (चित्र 147). यंत्रापासून दूर जाताना पानांच्या वळवण्याच्या कोनात घट होणे कंडक्टरच्या बाजूने संभाव्य घट दर्शवते.

तृतीय पक्ष शक्ती. इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स आणि व्होल्टेज.

बाह्य शक्ती ही अशी शक्ती आहेत जी इलेक्ट्रोस्टॅटिक फील्डच्या शक्तींपेक्षा निसर्गात भिन्न असतात.

ही शक्ती रासायनिक प्रक्रिया, एकसंध माध्यमामध्ये वर्तमान वाहकांचे प्रसार, विद्युत (परंतु इलेक्ट्रोस्टॅटिक नसलेली) क्षेत्रे वेळोवेळी बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र इत्यादींमुळे असू शकतात.

EMF - एकल सकारात्मक चार्जच्या इलेक्ट्रिक सर्किटमधून फिरताना बाह्य शक्तींनी केलेल्या कामाच्या बरोबरीचे भौतिक प्रमाण:
ε = A st./q मापनाचे एकक - 1 V (व्होल्ट)

व्होल्टेज हे एकल सकारात्मक चार्ज हलवताना बाह्य आणि विद्युत शक्तींनी केलेल्या कामाच्या बरोबरीचे भौतिक प्रमाण आहे.
U \u003d (A st. + A el.) / q मोजमापाचे एकक - 1 व्ही.

इलेक्ट्रिकल सर्किट. साखळीचा एकसंध आणि विषम विभाग.

साखळीतील एकसंध आणि एकसंध विभाग

सर्किटचा एकसंध विभाग - सर्किटचा एक विभाग ज्यावर कोणतीही बाह्य शक्ती कार्य करत नाही (वर्तमान स्रोत नाही)

सर्किटचा एक विसंगत विभाग म्हणजे सर्किटचा एक विभाग ज्यावर वर्तमान स्त्रोत आहे.

इलेक्ट्रिकल सर्किट

इलेक्ट्रिकल सर्किट. सर्किटचा बाह्य आणि अंतर्गत विभाग, व्होल्टेज ड्रॉप.

इलेक्ट्रिकल सर्किट- उपकरणांचा संच, विद्युत प्रवाह, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रक्रियांसाठी डिझाइन केलेले घटक.

इलेक्ट्रिकल सर्किट दोन विभागांमध्ये विभागले जाऊ शकते: बाह्य आणि अंतर्गत.

बाह्य विभाग, किंवा, जसे ते म्हणतात, बाह्य सर्किटमध्ये विद्युत उर्जेचे एक किंवा अधिक रिसीव्हर्स, कनेक्टिंग वायर आणि या सर्किटमध्ये समाविष्ट असलेली विविध सहायक उपकरणे असतात.

आतील विभाग, किंवा अंतर्गत सर्किट, स्वतःच स्त्रोत आहे.

व्होल्टेज ड्रॉप- कंडक्टरच्या बाजूने व्होल्टेजमध्ये हळूहळू घट, ज्याद्वारे विद्युत प्रवाह वाहतो, या वस्तुस्थितीमुळे कंडक्टरला सक्रिय प्रतिकार असतो.

कंडक्टर प्रतिकार

रेझिस्टन्स - कंडक्टर l च्या लांबीच्या प्रमाणात आणि त्याच्या क्रॉस-सेक्शनल एरिया S च्या व्यस्त प्रमाणात एक मूल्य

कंडक्टरचा प्रतिकार जितका जास्त तितका तो विद्युत प्रवाह खराब करतो आणि याउलट, कंडक्टरचा प्रतिकार जितका कमी असेल तितका विद्युत प्रवाह या कंडक्टरमधून जाणे सोपे होते.

कंडक्टर विद्युत प्रतिरोधकता ρ [ओहम*एम] ρ=RS/l R = ρ*l/S

सर्किटच्या विभागासाठी आणि बंद सर्किटसाठी ओमचा नियम

इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या विभागासाठी ओमचा नियम - इलेक्ट्रिकल सर्किटच्या एका विभागातील वर्तमान ताकद थेट व्होल्टेजच्या प्रमाणात आणि विभागाच्या प्रतिकाराच्या व्यस्त प्रमाणात असते.

संपूर्ण इलेक्ट्रिकल सर्किटसाठी ओमचा नियम - इलेक्ट्रिकल सर्किटमधील वर्तमान ताकद स्त्रोताच्या ईएमएफच्या थेट प्रमाणात असते आणि सर्किटच्या प्रतिबाधाच्या व्यस्त प्रमाणात असते (बाह्य आणि अंतर्गत प्रतिकारांची बेरीज)

I = ε / (R + r). जेथे आर हा सर्किटच्या बाह्य विभागाचा प्रतिकार असतो,
आर - अंतर्गत प्रतिकार.

ऊर्जा ग्राहकांचे अनुक्रमांक कनेक्शन

सीरियल कनेक्शनसह, कंडक्टर मालिकेत जोडलेले असतात, म्हणजे एकामागून एक, तर I \u003d const, U \u003d U 1 +U 2 +U 3 + ... + U n आणि R \u003d R 1 + R 2 + R 3 + ... + R n

वर्तमान स्त्रोतांचे समांतर कनेक्शन.

विद्युत प्रवाहाचे काम

विद्युत प्रवाह A चे कार्य हस्तांतरित शुल्क Q आणि व्होल्टेज U च्या मूल्याच्या गुणाकाराच्या समान आहे.

A=Q*U [A]=J, [U]=B, [Q]=Cl, [t]=c.

कारण I=Q/t, => Q=I*t, म्हणून A=I*U*t

साखळी विभागासाठी ओमच्या नियमानुसार I=U/R, U=I*R

A=I*U*T => A=U 2 *t/R(समांतर कनेक्शनसाठी उपयुक्त) => A=I 2 *R*t(सिरियल कनेक्शनसाठी उपयुक्त)

जगाचा स्वभाव.

जगाचे स्वरूप - लहर

17 वे शतकख्रिश्चन ह्युजेन्स: 1) विवर्तन - अडथळ्यांभोवती प्रकाश वाकणे 2) हस्तक्षेप - लाटा जोडणे.

19 वे शतक- मॅक्सवेलचा सिद्धांत (प्रकाशाचा वेग हा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींचा एक विशेष मामला आहे) - इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सिद्धांत - व्हॅक्यूममध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या प्रसाराचा वेग 3*10 8 m/s व्हॅक्यूममधील प्रकाशाच्या वेगाइतका आहे. 299 हजार किमी/से

17 वे शतकओ. रोमरने खगोलशास्त्रीयदृष्ट्या प्रकाशाचा वेग सुमारे २१४.३ किमी/सेकंद मिळवला.

19 वे शतक. प्रकाशाचा फिझो वेग सुमारे 313 हजार किमी/से आहे

जगाचा स्वभाव क्वांटम

अंदाजे 500 बीसी पायथागोरस: प्रकाश हा कणांचा प्रवाह आहे.

17 व्या शतकात इसाक न्यूटनने हाच सिद्धांत पाळला. कर्पुस्कुला (लॅटमधून.) - एक कण.

न्यूटनचा कार्पस्क्युलर सिद्धांत: 1) प्रकाशाचा रेक्टलाइनियर प्रसार 2) परावर्तनाचा नियम 3) वस्तूंपासून सावल्यांची निर्मिती

19 हेनरिक हर्ट्झने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाचा शोध लावला.

20 वे शतक.प्रकाश आहे दुहेरीनिसर्ग - एक कॉर्पस्क्युलर-वेव्ह आहे द्वैतवाद: प्रसारादरम्यान - एक लहर म्हणून, आणि रेडिएशन आणि शोषण दरम्यान - कणांचा प्रवाह म्हणून.

लांब आणि लॅम्बडा तरंगलांबी आणि nu वारंवारता यांच्यातील संबंध

lambda=s/nu s - निर्वात प्रकाशाचा वेग [m/s] lambda [m] nu [Hz]

परावर्तनाचे नियम

1. घटना बीम, परावर्तित बीम आणि दोन माध्यमांमधील इंटरफेसला लंब, बीमच्या घटनांच्या बिंदूवर पुनर्संचयित केले जाते, त्याच समतलात असतात.

2 परावर्तनाचा कोन γ हा घटना कोनाच्या बरोबर आहे α: γ = α

स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन - जर उग्रपणा लॅम्बडा पेक्षा कमी असेल आणि डिफ्यूज रफनेस लॅम्बडाशी तुलना करता येईल

प्रकाशाचे विसर्जन परावर्तन. प्रकाशाचे प्रतिबिंब आरसा.

प्रकाशाच्या अपवर्तनाचे नियम.

प्रकाशाच्या अपवर्तनाचा नियम: घटना आणि अपवर्तित किरण, तसेच दोन माध्यमांमधील इंटरफेसला लंब, तुळईच्या घटनांच्या बिंदूवर पुनर्संचयित केले जातात, त्याच समतलात असतात. अपवर्तन कोनाच्या साइनचे α आणि अपवर्तन कोनाच्या साइनचे गुणोत्तर γ हे दोन दिलेल्या माध्यमांसाठी स्थिर मूल्य आहे:

स्थिर मूल्य n ला पहिल्याच्या तुलनेत दुसऱ्या माध्यमाचा सापेक्ष अपवर्तक निर्देशांक म्हणतात. व्हॅक्यूमच्या सापेक्ष माध्यमाच्या अपवर्तक निर्देशांकाला परिपूर्ण अपवर्तक निर्देशांक म्हणतात.

दोन माध्यमांचा सापेक्ष अपवर्तक निर्देशांक त्यांच्या निरपेक्ष अपवर्तक निर्देशांकांच्या गुणोत्तराच्या समान आहे:

अपवर्तक निर्देशांकाचा भौतिक अर्थ म्हणजे पहिल्या माध्यमातील तरंग प्रसार गतीचे गुणोत्तर υ 1 आणि दुसऱ्या माध्यमातील त्यांच्या प्रसाराच्या गतीचे υ 2:

26 पासून प्रकाशाचे स्वरूप.

लहरी हस्तक्षेपसुसंगत लहरींच्या सुपरपोझिशनची घटना आहे; कोणत्याही निसर्गाच्या लहरींचे वैशिष्ट्य (यांत्रिक, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इ.)

सुसंगत लाटा म्हणजे स्त्रोतांद्वारे उत्सर्जित केलेल्या लाटा ज्यांची वारंवारता आणि स्थिर फेज फरक असतो.

जेव्हा सुसंगत लहरी अवकाशातील कोणत्याही बिंदूवर अधिरोपित केल्या जातात, तेव्हा या बिंदूच्या दोलनांचे मोठेपणा (विस्थापन) स्त्रोतांपासून विचाराधीन बिंदूपर्यंतच्या अंतराच्या फरकावर अवलंबून असते. या अंतराच्या फरकाला मार्ग फरक म्हणतात.
जेव्हा सुसंगत लाटा वरवर चढवल्या जातात तेव्हा दोन मर्यादित प्रकरणे शक्य आहेत:

कमाल स्थिती:

कुठे

तरंग मार्गातील फरक तरंगलांबीच्या पूर्णांक संख्येइतका असतो (अन्यथा अर्ध-तरंगलांबीच्या सम संख्या).

या प्रकरणात, विचाराधीन बिंदूवरील लाटा समान टप्प्यांसह येतात आणि एकमेकांना मजबूत करतात - या बिंदूच्या दोलनांचे मोठेपणा कमाल आणि दुप्पट मोठेपणाच्या समान आहे.

किमान अट:

, कुठे

तरंग मार्गातील फरक अर्ध-तरंगलांबीच्या विषम संख्येइतका आहे.

लाटा अँटीफेसमध्ये विचाराधीन बिंदूवर येतात आणि एकमेकांना रद्द करतात.
या बिंदूचे दोलन मोठेपणा शून्याच्या बरोबरीचे आहे.

सुसंगत लाटा (वेव्ह हस्तक्षेप) च्या सुपरपोझिशनच्या परिणामी, एक हस्तक्षेप नमुना तयार होतो.

जेव्हा लाटा हस्तक्षेप करतात, तेव्हा प्रत्येक बिंदूच्या दोलनांचे मोठेपणा वेळेनुसार बदलत नाही आणि स्थिर राहते.

जेव्हा विसंगत लाटा वरवर चढवल्या जातात, तेव्हा कोणताही हस्तक्षेप नमुना नसतो, कारण प्रत्येक बिंदूच्या दोलनांचे मोठेपणा वेळेनुसार बदलते.

प्रकाश हस्तक्षेप

1802 इंग्लिश भौतिकशास्त्रज्ञ थॉमस यंग यांनी एक प्रयोग सेट केला ज्यामध्ये प्रकाशाचा हस्तक्षेप दिसून आला.

थॉमस यंगचा अनुभव

स्लिट A (स्लिट्स B आणि C द्वारे) एका स्त्रोतापासून प्रकाशाचे दोन किरण तयार झाले, नंतर प्रकाशाचे किरण स्क्रीन E वर पडले. B आणि C या स्लिट्समधील लहरी सुसंगत असल्याने, स्क्रीनवर एक हस्तक्षेप नमुना पाहिला जाऊ शकतो. : प्रकाश आणि गडद पट्टे बदलणे.

हलके पट्टे - लाटा एकमेकांना मजबूत करतात (जास्तीत जास्त स्थिती पाहिली गेली).
गडद पट्टे - लाटा अँटीफेसमध्ये तयार झाल्या आणि एकमेकांना विझवल्या (किमान स्थिती).

यंगच्या प्रयोगात मोनोक्रोमॅटिक प्रकाशाचा स्रोत वापरला गेला असेल (समान तरंगलांबी, तर स्क्रीनवर दिलेल्या रंगाचे फक्त प्रकाश आणि गडद पट्ट्या दिसल्या.)

जर स्त्रोताने पांढरा प्रकाश दिला (म्हणजे रचनामध्ये जटिल), तर प्रकाश पट्ट्यांच्या प्रदेशात स्क्रीनवर इंद्रधनुष्याचे पट्टे दिसले. मॅक्सिमा आणि मिनिमाची परिस्थिती तरंगलांबीवर अवलंबून असते या वस्तुस्थितीद्वारे विचित्रपणा स्पष्ट केला गेला.

पातळ चित्रपटांमध्ये हस्तक्षेप

हस्तक्षेपाची घटना पाहिली जाऊ शकते, उदाहरणार्थ:

तेल गळती दरम्यान द्रव पृष्ठभागावर इंद्रधनुषी डाग, केरोसीन, साबण फुगे मध्ये;

चित्रपटाची जाडी प्रकाश तरंगलांबीपेक्षा जास्त असणे आवश्यक आहे.

त्याच्या प्रयोगादरम्यान, जंग प्रथमच प्रकाशाची तरंगलांबी मोजू शकले.

प्रयोगाच्या परिणामी, जंगने सिद्ध केले की प्रकाशात तरंग गुणधर्म आहेत.

हस्तक्षेप अर्ज:
- इंटरफेरोमीटर - प्रकाश लहरीची लांबी मोजण्यासाठी उपकरणे
- ऑप्टिक्सचे ज्ञान (ऑप्टिकल उपकरणांमध्ये, जेव्हा प्रकाश लेन्समधून जातो तेव्हा प्रकाशाची हानी 50% पर्यंत असते) - सर्व काचेचे भाग काचेच्या तुलनेत किंचित कमी अपवर्तक निर्देशांक असलेल्या पातळ फिल्मने झाकलेले असतात; हस्तक्षेप मॅक्सिमा आणि मिनिमाचे पुनर्वितरण केले जाते आणि प्रकाशाचे नुकसान कमी होते.

26 पासून प्रकाशाचे स्वरूप.

प्रकाशाचे विवर्तन

विवर्तनकोणत्याही प्रकारच्या लहरींच्या लहरी प्रक्रियेमध्ये अंतर्भूत असलेली एक घटना आहे.

प्रकाशाचे विवर्तन- हे अरुंद स्लॅट्समधून, लहान छिद्रांमधून जाताना किंवा लहान अडथळ्यांभोवती वाकताना रेक्टलाइनियर प्रसारापासून प्रकाश किरणांचे विचलन आहे.

प्रकाशाच्या विवर्तनाची घटना सिद्ध करते की प्रकाशात तरंग गुणधर्म आहेत.

विवर्तनाचे निरीक्षण करण्यासाठी, आपण हे करू शकता:

स्त्रोतापासून अगदी लहान छिद्रातून प्रकाश टाका किंवा छिद्रापासून खूप अंतरावर स्क्रीन ठेवा. नंतर पडद्यावर प्रकाश आणि गडद केंद्रीभूत वलयांचे जटिल चित्र दिसून येते.
- किंवा पातळ वायरवर थेट प्रकाश, नंतर स्क्रीनवर हलके आणि गडद पट्टे दिसून येतील आणि पांढर्या प्रकाशाच्या बाबतीत - एक इंद्रधनुष्य पट्टे.

विवर्तन जाळी

प्रकाशाची तरंगलांबी मोजण्यासाठी हे एक ऑप्टिकल उपकरण आहे.

डिफ्रॅक्शन ग्रेटिंग हे अपारदर्शक अंतरांनी विभक्त केलेल्या मोठ्या संख्येने अतिशय अरुंद स्लिट्सचा संग्रह आहे.

जाळीवर एकरंगी लाट आल्यास. मग स्लॉट (दुय्यम स्त्रोत) सुसंगत लहरी तयार करतात. एक अभिसरण लेन्स लोखंडी जाळीच्या मागे, नंतर स्क्रीन ठेवली जाते. वेगवेगळ्या ग्रेटिंग स्लिट्समधून प्रकाशाच्या हस्तक्षेपाचा परिणाम म्हणून, स्क्रीनवर मॅक्सिमा आणि मिनिमाची एक प्रणाली दिसून येते.

लगतच्या स्लॉटच्या काठावरुन तरंगांमधील मार्गातील फरक AC खंडाच्या लांबीएवढा आहे. जर या खंडावर तरंगलांबीची पूर्णांक संख्या बसत असेल, तर सर्व स्लॉटमधील लाटा एकमेकांना वाढवतील. पांढरा प्रकाश वापरताना, सर्व मॅक्सिमामध्ये (मध्यभागी वगळता) इंद्रधनुष्याचा रंग असतो.

तर कमाल अट आहे:

जेथे k हा विवर्तन स्पेक्ट्रमचा क्रम (किंवा संख्या) आहे

जाळीवर जितक्या जास्त रेषा असतील तितक्या अंतरावर विवर्तन स्पेक्ट्रा असेल आणि स्क्रीनवरील प्रत्येक ओळीची रुंदी कमी असेल, त्यामुळे मॅक्सिमा स्वतंत्र रेषा म्हणून दिसतील, म्हणजे. जाळीची निराकरण शक्ती वाढते.

तरंगलांबी मोजण्याची अचूकता जाळीच्या प्रति युनिट लांबीमध्ये जितकी जास्त तितकी जास्त खोबणी.

प्रकाशाचे ध्रुवीकरण

लहरी ध्रुवीकरण

ट्रान्सव्हर्स लहरींचा गुणधर्म म्हणजे ध्रुवीकरण.

ध्रुवीकृत तरंग ही एक आडवा तरंग आहे ज्यामध्ये सर्व कण एकाच समतलात फिरतात.

प्रकाश ध्रुवीकरण

टूमलाइनचा अनुभव - प्रकाश लाटांच्या ट्रान्सव्हर्सनेसचा पुरावा.

टूमलाइन क्रिस्टल हे सममितीच्या अक्षासह पारदर्शक, हिरवे खनिज आहे.

पारंपारिक स्त्रोतापासून प्रकाशाच्या किरणामध्ये, प्रकाश लहरीच्या प्रसाराच्या दिशेने लंब असलेल्या सर्व संभाव्य दिशांमध्ये विद्युत क्षेत्र शक्ती E आणि चुंबकीय प्रेरण B च्या वेक्टरमध्ये चढ-उतार असतात. अशा लहरीला नैसर्गिक लहर म्हणतात.

टूमलाइन क्रिस्टलमधून जात असताना, प्रकाश ध्रुवीकरण होतो.
ध्रुवीकृत प्रकाशासाठी, तीव्रतेच्या वेक्टर E चे दोलन केवळ एका समतलात घडतात, जे क्रिस्टलच्या सममिती अक्षाशी एकरूप होतात.

टूमलाइन पार केल्यानंतर प्रकाशाचे ध्रुवीकरण पहिल्या स्फटिकाच्या मागे (ध्रुवीकरण करणारा) दुसरा टूमलाइन क्रिस्टल (विश्लेषक) ठेवल्यास शोधले जाते.
दोन क्रिस्टल्सच्या सारख्याच निर्देशित अक्षांसह, प्रकाश किरण दोन्हीमधून जाईल आणि क्रिस्टल्सद्वारे प्रकाशाचे आंशिक शोषण झाल्यामुळे फक्त किंचित कमकुवत होईल.

पोलारायझर आणि त्यामागील विश्लेषकाच्या ऑपरेशनची योजना:

जर दुसरा क्रिस्टल फिरू लागला, म्हणजे. पहिल्याच्या तुलनेत दुसऱ्या क्रिस्टलच्या सममिती अक्षाची स्थिती बदला, नंतर दोन्ही क्रिस्टल्सच्या सममिती अक्षांची स्थिती परस्पर लंब झाल्यावर किरण हळूहळू बाहेर जाईल आणि पूर्णपणे बाहेर जाईल.

ध्रुवीकृत प्रकाशाचा वापर:

दोन पोलरॉइड्ससह प्रदीपनचे गुळगुळीत समायोजन
- फोटो काढताना चमक विझवण्यासाठी (प्रकाश स्रोत आणि परावर्तित पृष्ठभाग यांच्यामध्ये पोलरॉइड ठेवून चमक विझवली जाते)

येणार्‍या कारच्या हेडलाइट्सचा आंधळा प्रभाव दूर करण्यासाठी.

पोलरॉइड, ध्रुवीकरण प्रकाश फिल्टर, ऑप्टिकल रेखीय ध्रुवीकरणाच्या मुख्य प्रकारांपैकी एक; दोन पारदर्शक प्लेट्स (फिल्म) मधील यांत्रिक नुकसान आणि ओलावापासून संरक्षण करण्यासाठी एक पातळ ध्रुवीकरण फिल्म आहे.

फैलाव

ट्रायहेड्रल प्रिझममधून जाणारा पांढरा प्रकाशाचा किरण केवळ विक्षेपित होत नाही तर घटक रंगीत किरणांमध्ये देखील विघटित होतो.
ही घटना आयझॅक न्यूटनने प्रयोगांची मालिका आयोजित करून स्थापित केली होती.

न्यूटनचे प्रयोग

पांढऱ्या प्रकाशाचे स्पेक्ट्रममध्ये विघटन करण्याचा अनुभव:

किंवा

न्यूटनने काचेच्या प्रिझमवर एका लहान छिद्रातून सूर्यप्रकाशाचा किरण निर्देशित केला.
प्रिझमवर जाताना, तुळई अपवर्तित झाली आणि विरुद्ध भिंतीवर रंगांच्या इंद्रधनुषी बदलासह एक लांबलचक प्रतिमा दिली - स्पेक्ट्रम.

पांढरा प्रकाश संश्लेषण (मिळवण्याचा) अनुभव:

प्रथम, न्यूटनने सूर्याचा किरण प्रिझमवर निर्देशित केला. त्यानंतर, एका अभिसरण लेन्सच्या मदतीने प्रिझममधून बाहेर पडणारे रंगीत किरण गोळा केल्यावर, न्यूटनला रंगीत पट्टीऐवजी एका पांढऱ्या भिंतीवरील छिद्राची पांढरी प्रतिमा प्राप्त झाली.

न्यूटनचे निष्कर्ष:

प्रिझम प्रकाश बदलत नाही, परंतु केवळ त्याच्या घटकांमध्ये तो विघटित करतो.
- रंगात भिन्न असलेले प्रकाश किरण अपवर्तनाच्या डिग्रीमध्ये भिन्न असतात; व्हायोलेट किरण सर्वात जोरदारपणे अपवर्तित असतात, लाल किरण कमी जोरदारपणे अपवर्तित असतात.

लाल प्रकाश, जो कमी अपवर्तित होतो, त्याचा वेग सर्वाधिक असतो आणि व्हायोलेट प्रकाशाचा वेग सर्वात कमी असतो, म्हणून प्रिझम प्रकाशाचे विघटन करतो.
प्रकाशाच्या अपवर्तक निर्देशांकाच्या रंगावरील अवलंबनाला फैलाव म्हणतात.

वाक्यांश लक्षात ठेवा, ज्या शब्दांची प्रारंभिक अक्षरे स्पेक्ट्रमच्या रंगांचा क्रम देतात:

"तीतर कुठे बसते हे प्रत्येक शिकारीला जाणून घ्यायचे आहे."

पांढरा प्रकाश स्पेक्ट्रम:

निष्कर्ष:

प्रिझम प्रकाशाचे विभाजन करतो
- पांढरा प्रकाश जटिल आहे (संमिश्र)
वायलेट किरण लाल किरणांपेक्षा जास्त अपवर्तित होतात.

प्रकाशाच्या तुळईचा रंग त्याच्या दोलनाच्या वारंवारतेद्वारे निर्धारित केला जातो.

एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमाकडे जाताना, प्रकाशाचा वेग आणि तरंगलांबी बदलते, परंतु रंग निश्चित करणारी वारंवारता स्थिर राहते.

पांढऱ्या प्रकाशाच्या श्रेणी आणि त्यातील घटकांची सीमा सामान्यतः व्हॅक्यूममधील त्यांच्या तरंगलांबीद्वारे दर्शविली जाते.
पांढरा प्रकाश 380 ते 760 एनएम तरंगलांबीचा संग्रह आहे.

पांगापांगाची घटना कोठे पाहता येईल?

जेव्हा प्रकाश प्रिझममधून जातो
- पाण्याच्या थेंबामध्ये प्रकाशाचे अपवर्तन, उदाहरणार्थ, गवतावर किंवा वातावरणात जेव्हा इंद्रधनुष्य तयार होते
- धुक्यात कंदिलाभोवती.

कोणत्याही वस्तूचा रंग कसा समजावा?

पांढरा कागद त्यावर पडणाऱ्या विविध रंगांच्या सर्व किरणांना परावर्तित करतो.
- लाल वस्तू फक्त लाल किरण प्रतिबिंबित करते आणि इतर रंगांचे किरण शोषून घेते
-
डोळ्याला एखाद्या वस्तूतून परावर्तित होणारी विशिष्ट तरंगलांबीची किरणं दिसतात आणि त्यामुळे त्या वस्तूचा रंग कळतो.

स्पेक्ट्रल विश्लेषण - इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन, ध्वनिक लहरी, वस्तुमान आणि प्राथमिक ऊर्जा वितरणाच्या स्पेक्ट्रासह रेडिएशनसह पदार्थाच्या परस्परसंवादाच्या स्पेक्ट्राच्या अभ्यासावर आधारित, ऑब्जेक्टच्या रचनेचे गुणात्मक आणि परिमाणात्मक निर्धारण करण्याच्या पद्धतींचा एक संच. कण इ.

विद्युत प्रवाह आणि त्याच्या अस्तित्वाची परिस्थिती.

इलेक्ट्रिक करंट म्हणजे कंडक्टरमधील फ्री चार्जेसची ऑर्डर, निर्देशित, हालचाल.

डायरेक्ट करंट हा एक विद्युत प्रवाह आहे ज्याची वैशिष्ट्ये कालांतराने बदलत नाहीत.

विद्युत प्रवाहाच्या अस्तित्वासाठी अटी
कोणत्याही माध्यमात विद्युत् प्रवाह निर्माण होण्यासाठी आणि त्याची देखभाल करण्यासाठी, दोन अटी पूर्ण केल्या पाहिजेत:
- वातावरणात मुक्त विद्युत शुल्काची उपस्थिती
- वातावरणात विद्युत क्षेत्राची निर्मिती.
वेगवेगळ्या माध्यमांमध्ये, विद्युत प्रवाहाचे वाहक वेगवेगळे चार्ज केलेले कण असतात.

वर्तमान सामर्थ्य I हे एक स्केलर प्रमाण आहे जे प्रति युनिट वेळेनुसार कंडक्टरच्या क्रॉस सेक्शनमधून जाणारे चार्ज Q चे वैशिष्ट्य दर्शवते. Q=q*N I=Q/t

विद्युतप्रवाह अँपिअरमध्ये मोजला जातो आणि चार्ज कुलॉम्बमध्ये केला जातो. I=[A], Q=[Cl]

वर्तमान घनता - j वेक्टर प्रमाण j V q, प्रति युनिट S सेकंद वर्तमान सामर्थ्य दर्शविते.

j=I/S सेकंद विभागीय क्षेत्र S से. चौरस मीटरमध्ये मोजले जाते