دانلود پاورپوینت فصل 6-جریان ومقاومت

بنام خدا فصل -6جریان ومقاومت • جریان و چگالی جریان • مقاومت ،مقاومت ویژه و رسانندگی • قانون اهم • دید میکروسکوپیک قانون اهم • انتقال انرژی در مدار الکتریکی جریان و چگالی جریان • اگر دو سر سیم به ولتاژ ثابتی وصل شود و بار qدر زمان tاز سطح مقطع سیم بگذرد جریان الکتریکی عبارت است از: • اگر آهنگ شارش بار با زمان ثابت نباشد جریان ثابت نیست: • در این فصل فقط جریانهای ثابت مطالعه می گردد. جریان و چگالی جریان • جریان در تمام مقاطع رسانا یکسان است . • برای شارش جریان در یک سیم باید میدان الکتریکی Eدر داخل آن • وجود داشته باشد تا بر الکترونها وارد کند .آیا این مسئله با صفر • بودن Eدر رسانا ها تناقض دارد چرا ؟ جریان و چگالی جریان • حاملهای بار تنها الکترونها نیستند مثال در الکترولیت ها یونهای مثبت و منقی حامل بارند. • بنابه قرار داد جهت حرکت حاملهای بار مثبت جهت جریان فرض می شود. جریان و چگالی جریان • جریان iکمیت ماکروسکوپیک است و مشخصه هر رسانا است .کمیت میکروسکوپیک متناسب با آن چگالی جریان jاست. • چگالی جریان یک بردار است و مشخصه نقطه ای واقع در رسانا است .اگر جریان در سر تاسر رسانایی با مقطع Aیکسان باشد چگالی جریان : جریان و چگالی جریان • بردار jدر هر نقطه در جهت حرکت حامل بار مثبت در آن نقطه است • رابطه بین jو iبرای سطح خاصی از رسانا : • که بردار dAبرداری است عمود بر عنصر سطح dA جریان و چگالی جریان • محاسبه سرعت سوق حاملهای بار با استفاده ا زچگالی جریان: جریان و چگالی جریان • با فرض اینکه چگالی حاملهای بار nباشد تعداد حاملها درطول Lسیم nALدر زمان tسطح مقطع سیم را قطع میکنند جریان و چگالی جریان • مثال :سر یک سیم آلومینیومی به قطر 2.5mmبه سر یک سیم مسی به قطر 1.8mmجوش خورده است .از سیم حاصل جریان ثابت 17میلی آمپر می گذرد الف) چگالی جریان در هر سیم چقدر است ؟ • حل: جریان و چگالی جریان • ب) سرعت سوق الکترنهای هدایت در سیم مسی چقدر است؟ • حل: مقاومت ،مقاومت ویژه و رسانندگی • مقاومت دو نقطه از رسانا که به اختالف پتانسیل v وصل شده و جریان Iدر آن جاری است. • واحد مقاومت اهم است که مقاومت ،مقاومت ویژه و رسانندگی • به هر مقاومتی یک مقاومت ویژه ρوابسته است که مشخصه ماده است و برای ماده همسانگرد: • واحد مقاومت ویژه اهم – متر است چون: • رسانندگی ویژه و مقاومت ویژه رابطه زیر را دارند مقاومت ،مقاومت ویژه و رسانندگی • محاسبه مقاومت سیمی به طول Lو سطح مقطع A و مقاومت ویژه ρ مقاومت ،مقاومت ویژه و رسانندگی • V, iو Rکمیتهای ما کروسکوپیکی هستند که برای یک جسم خاص یا یک ناحیه گسترده بکار می روند کمیتهای میکروسکوپیک متناظر E, Jو ρاست که در هر نقطه جسم مقادیری دارند. • کمیتهای ماکروسکوپیک را می توان با انتگرالگیری از کمیتهای میکروسکوپیک به دست آورد. قانون اهم • قانون اهم :مقاومت یک رسانا همواره ثابت است و به ولتاژ اعمالی بستگی ندارد . • برای مواد اهمی مشخصه ولتاژ – جریان یک خط راست است که شیب آن برابر مقاومت آن است قانون اهم • بعضی از مواد مانند یک دیود نیمه رسانا از قانون اهم تبعیت نمی کنند. • مشخصه ولتاژ -جریان یک نیمه رسانا: قانون اهم – دید میکروسکوپیک • فرمول میکروسکوپیک قانون اهم به صورت زیر است. • در غیاب میدان حرکت الکترونها ی آزاد کامال کاتوره ای است و دارای سرعت متوسط بسیار زیادند. • سرعت سوق بسیار کوچکتر از سرعت موثرحرارتی الکترونها است قانون اهم – دید میکروسکوپیک • در حضور میدان الکترونها حرکت کاتوره ای خود را طوری تغییر می دهند که درخالف جهت میدان با سرعت سوق vdبه آرامی حرکت کنند. قانون اهم – دید میکروسکوپیک • محاسبه مقاومت ویژه در مدل کالسیک الکترون آزاد: • тزمان متوسط میان بین برخوردها الکترون و شبکه است قانون اهم – دید میکروسکوپیک • مثال :زمان متوسط میان برخوردها و پویش آزاد میانگین برای الکترونها هدایت مس را محاسبه کنید انتقال انرژی در مدار الکتریکی • در شکل زیر می خواهیم آهنگ انتقال انرژی الکتریکی به مصرف کننده ای که بین دو نقطه aو b و تحت اختالف پتانسل vاست را محاسبه کنیم. • duانرژی منتقل شده به مصرف کننده در زمان dt است: انتقال انرژی در مدار الکتریکی • آهنگ اتالف انرژی الکتریکی در یک مقاومت و آهنگ تولید گرما: انتقال انرژی در مدار الکتریکی • مثال :سیم گرمکنی در آلیاژ نیکروم به مقاومت 72اهم در دست است در موارد زیر آهنگ ایجاد گرما را بدست آوریدالف) ولتاژ 120ولت به سیم وصل می شود .ب) سیم را نصف کرده و همین ولتاژرا به آن وصل می کنیم