Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępności

Podsumowanie

9.1 Prąd elektryczny

  • Średnie natężenie prądu elektrycznego I śr I śr jest prędkością przepływu ładunków, daną wzorem I śr = Δ Q ∕ Δ t I śr = Δ Q ∕ Δ t , gdzie Δ Q ΔQ jest ilością ładunku przepływającego przez powierzchnię w czasie Δ t Δt.
  • Chwilowa wartość natężenia prądu elektrycznego (lub natężenie prądu I I) jest prędkością przepływu ładunków. Jeśli zastosujemy granicę, gdy czas dąży do zera, otrzymamy I = d Q ∕ d t I= d Q ∕ d t , gdzie d Q ∕ d t d Q ∕ d t jest pochodną ładunku po czasie.
  • Kierunek konwencjonalnego prądu jest kierunkiem przepływu dodatnich ładunków. W prostym stałoprądowym (DC) obwodzie prąd płynie od dodatniej elektrody baterii do ujemnej.
  • Jednostką natężenia prądu w układzie SI jest amper ( A A), gdzie 1 ⁢ A = 1 ⁢ C ∕ s 1 ⁢ A = 1 ⁢ C ∕ s .
  • Prąd to przepływ swobodnych ładunków, takich jak elektrony, protony czy jony.

9.2 Model przewodnictwa w metalach

  • Prąd płynący w przewodniku zależy głównie od ruchu swobodnych elektronów.
  • Gdy do przewodnika zostanie przyłożone pole elektryczne, swobodne elektrony nie poruszają się ani ze stałą prędkością, ani w jednym kierunku. Natomiast poruszają się prawie losowo z powodu zderzeń z innymi elektronami oraz atomami.
  • Mimo że elektrony poruszają się ruchem prawie losowym, to po przyłożeniu pola elektrycznego do przewodnika ich całkowita prędkość może być zdefiniowana za pośrednictwem prędkości dryfu.
  • Gęstość prądu jest wielkością wektorową zdefiniowaną jako stosunek natężenia prądu płynącego przez nieskończenie małą powierzchnię do tej powierzchni.
  • Natężenie prądu można wyznaczyć, posługując się gęstością prądu
    I = ∬ S J → ⋅ d S → ⁢ . I = ∬ S J → ⋅ d S → ⁢ . I = \iint_S \vec{J} \cdot \d \vec{S} \text{.}
  • Żarówka to żarnik zamknięty w szklanej bańce, w której występuje słaba próżnia. Prąd, płynąc przez żarnik, powoduje, że energia elektryczna zamienia się w światło oraz ciepło.

9.3 Rezystywność i rezystancja

  • Jednostką rezystancji jest om ( Ω Ω), związany z woltem i amperem zależnością 1 ⁢ Ω = 1 ⁢ V ∕ A 1 ⁢ Ω = 1 ⁢ V ∕ A .
  • Rezystancja R R walca o długości LL i powierzchni przekroju czynnego SS wynosi R = ρ ⋅ L ∕ S R= ρ ⋅ L ∕ S , gdzie ρ ρ to rezystywność materiału.
  • Wartości ρ ρ w Tabeli 9.1 podzielono na trzy grupy i przypisano je do trzech rodzajów materiałów: przewodników, półprzewodników i izolatorów.
  • Temperatura wpływa na rezystywność; dla małych zmian temperatury Δ T ΔT rezystywność wynosi ρ = ρ 0 ⁢ 1 + α ⁢ Δ T ρ= ρ 0 ⁢ 1 + α ⁢ Δ T , gdzie ρ 0 ρ 0 jest początkową rezystywnością, natomiast α α to temperaturowy współczynnik rezystywności.
  • Rezystancja R R elementów również zmienia się z temperaturą: R = R 0 ⁢ 1 + α ⁢ Δ T R= R 0 ⁢ 1 + α ⁢ Δ T , gdzie R 0 R 0 to rezystancja początkowa, natomiast R R to rezystancja po zmianie temperatury.

9.4 Prawo Ohma

  • Prawo Ohma jest empirycznym związkiem między natężeniem prądu, napięciem a rezystancją dla typowych elementów obwodu, takich jak rezystory. Nie ma zastosowania w innych urządzeniach, takich jak diody.
  • Jedną z postaci prawa Ohma jest związek między natężeniem prądu I I, napięciem U U a rezystancją R R w prostym obwodzie U = I ⁢ R U= I ⁢ R .
  • Inną postacią prawa Ohma w ujęciu mikroskopowym jest J = σ ⁢ E J= σ ⁢ E .

9.5 Energia i moc elektryczna

  • Moc elektryczna jest miarą energii elektrycznej dostarczanej do obwodu lub pobieranej przez obciążenie w czasie.
  • Moc pobierana przez rezystor zależy od kwadratu natężenia prądu płynącego przez rezystor i równa się P = I 2 ⁢ R = U 2 ∕ R P= I 2 ⁢ R = U 2 ∕ R .
  • Jednostką mocy elektrycznej w układzie SI jest wat, natomiast jednostką energii elektrycznej dżul. Inną powszechnie używaną w przemyśle jednostką mocy jest kilowatogodzina ( kW ⁢ h kW⁢h).
  • Całkowita energia zużyta w czasie może być obliczona przy użyciu E = ∫ P ⁢ d t E= ∫ P ⁢ d t .

9.6 Nadprzewodniki

  • Nadprzewodnictwo jest zjawiskiem występującym w niektórych materiałach po schłodzeniu do bardzo niskiej temperatury, poniżej temperatury krytycznej; powoduje ono spadek rezystancji do zera i zanik pola magnetycznego w nadprzewodniku.
  • Materiały, które w normalnych warunkach są dobrymi przewodnikami (takie jak miedź, złoto, srebro), nie wykazują cech nadprzewodnictwa.
  • Nadprzewodnictwo w rtęci po raz pierwszy zaobserwował Heike Kamerlingh Onnes w roku 1911. W 1986 roku dr Ching Wu Chu z Uniwersytetu w Houston stworzył kruchy, ceramiczny związek, którego temperatura krytyczna była zbliżona do temperatury wrzenia ciekłego azotu.
  • Nadprzewodniki wykorzystuje się do tworzenia silnych magnesów stosowanych w MRI oraz pociągach, które mogą poruszać się z dużą prędkością.
Cytowanie i udostępnianie
Ponowne wykorzystanie i redystrybucja tej treści w formacie cyfrowym lub drukowanym:
  • Ten podręcznik nie może być wykorzystywany do trenowania dużych modeli językowych ani w żaden inny sposób przetwarzany przez duże modele językowe lub rozwiązania generatywnej sztucznej inteligencji bez uprzedniej pisemnej zgody OpenStax Poland.
  • Ten podręcznik jest wydany na licencji Uznanie autorstwa (CC BY), co oznacza, że możesz ponownie wykorzystywać i modyfikować materiał wyłącznie w celach niekomercyjnych, musisz uznać autorstwo OpenStax Poland oraz musisz rozpowszechniać wszelkie utwory zależne na tej samej licencji.
  • Jakikolwiek komercyjny druk tego podręcznika, w tym z wykorzystaniem lokalnej lub niestandardowej drukarni, wymaga zgody OpenStax Poland oraz podania odpowiedniego cytowania.
  • Obrazy, aktywności, testy i podobne elementy tego podręcznika objęte prawami autorskimi OpenStax Poland podlegają tej samej licencji – CC-BY-NC-SA. Mogą być wykorzystywane w celach niekomercyjnych z uznaniem autorstwa. Użycie komercyjne wymaga zgody.
  • Prośby o zgodę: Każdy, kto zamierza włączyć tę treść (w tym tekst, obrazy i inne elementy) do dużych modeli językowych, wykorzystać ją w rozwiązaniach opartych na sztucznej inteligencji, użyć jej komercyjnie (w tym w druku) i/lub ma pytania dotyczące innego przypadku użycia, może skorzystać z naszego formularza wniosku o ponowne wykorzystanie.
Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej w celach niekomercyjnych, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym w celach niekomercyjnych, dla każdej strony zawierającej treści OpenStax musisz udostępnić utwór zależny na tej samej licencji CC-BY-NC-SA co oryginał oraz na każdym widoku strony umieścić informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
Cytowanie

Poniższe informacje zawierają dane potrzebne do utworzenia cytowania w większości głównych stylów (APA, MLA itp.); musisz przeformatować i zorganizować te informacje zgodnie z wymaganiami danego stylu. Jeśli chcesz zacytować tę książkę, skorzystaj z dostępnych narzędzi do tworzenia wpisów bibliograficznych, jak np.: ten.

© 21 wrz 2022 OpenStax Poland. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Uznanie autorstwa (CC BY). Nazwa OpenStax Poland i OpenStax, logo OpenStax Poland i OpenStax, okładki OpenStax Poland iOpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo, jak również nazwa i logo Rice University oraz powiązane znaki towarowe i słowne, nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.