Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
~-f-^j и P прямо пропорционально абсолютной температуре (р~ Т).
4°. Явление сверхпроводимости, которое обнаруживается у некоторых металлов и сплавов, заключается в том, что ниже некоторой температуры (температура Тж9 пере-
2.6. РАЗВЕТВЛЕНИЕ ТОКОВ. СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ 221
хода проводника в сверхпроводящее состояние) удельное сопротивление этих веществ становится исчезающе малым. Температуры TKV для чистых металлов изменяются от 0,14 К (иридий) до 9,22 К (ниобий); для сплавов — от 0,155 К (Bi2Pt) до 23,2 К (Nb3Ge).
Достигнуты значительные успехи в получении высокотемпературной сверхпроводимости. На базе металлокерамики получены вещества, для которых температура TKV перехода в сверхпроводящее состояние превышает термодинамическую температуру 77 К (температуру сжижения азота).
Явление сверхпроводимости используется для получения весьма сильных магнитных полей. Если обмотку электромагнита (111.4.3.7°) изготовить из свехпроводящей проволоки, то в такой обмотке создается огромная плотность токов и, соответственно, электромагнит имеет сильное магнитное поле.
На явлении сверхпроводимости основаны некоторые элементы памяти счетнорешающих устройств. Принцип действия таких элементов, изготавливаемых из сверхпроводящих пленок, состоит в том, что ток, созданный в сверхпроводящем кольце, не затухает очень долго. На принципе разрушения сверхпроводящего состояния магнитным полем основано иногда устройство переключающих элементов современных электронных вычислительных машин. Достижение высокотемпературной сверхпроводимости существенно приближает время широкого технического использования этого явления.
Теория явления сверхпроводимости разработана в современной квантовой механике. Ознакомление с ней выходит за рамки курса элементарной физики.
2.6. Разветвление токов. Соединения проводников
Г. Электрическая цепь представляет собой совокупность проводников и источников тока. В общем случае электрическая цепь является разветвленной (сложной) и содержит узлы. Узлом А в разветвленной цепи называется точка, в которой сходится не менее трех проводников (рис. III.2.6). Расчет разветвленной цепи состоит в том, чтобы по заданным сопротивлениям участков цепи и приложенным к ним э.д.с. найти силы токов в каждом участке цепи. Для расчетов разветвленных цепей применяются правила узлов и контуров.
222 отдел ш. гл. 2. постоянный электрический ток
2°. Правило узлов {первое правило Кирхгофа): алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю:
где п — число проводников, сходящихся в узле. Токи считаются положительными, если они втекают в узел. Отри-
Kдательными считаются токи, отходящие от узла. 3°. Правило контуров {второе правило Кирхгофа): в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов /к на соп-Рис. III.2.6 ротивления RK соответствующих
участков этого контура равна алгебраической сумме имеющихся в контуре э.д.с:
п т
і*= і t=i
Если токи /к совпадают с выбранным направлением обхода контура, то они считаются положительными. Э.д.с. S1 считаются положительными, если они создают токи, направленные в сторону обхода контура.
4°. Расчет разветвленной цепи постоянного тока проводится в такой последовательности:
а) произвольно выбираются направления токов во всех участках цепи;
б) записываются л—1 независимых уравнений правила узлов, где я — число узлов в цепи;
в) произвольные замкнутые контуры выделяются так, чтобы каждый новый контур содержал по крайней мере один участок цепи, не входящий в ранее рассмотренные контуры. В разветвленной цепи, содержащей я узлов и m участков цепи между соседними узлами, число независимых уравнений правила контуров равно т — л+1.
5°. При составлении электрической цепи проводники могут соединяться последовательно или параллельно.
При последовательном соединении проводников (рис. III.2.7):
а) сила тока во всех частях цепи одинакова: / = const;
2«. РАЗВЕТВЛЕНИЕ ТОКОВ. СОЕДИНЕНИЯ проводников 223
б) падение напряжения в цепи равно сумме падений напряжений на отдельных участках:
U = U1-I-U,;
в) падение напряжения на проводниках прямо пропорционально их сопротивлениям:
U2~R2'
г) общее сопротивление цепи, состоящей из п последовательно соединенных проводников, равно сумме
Рис. Ш.2.7
Рис. III.2.8
сопротивлений отдельных проводников!
6°. При параллельном соединении проводников (рис. Ш.2.8):
а) сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов, текущих в разветвленных участках цепи!
б) падения напряжения в параллельно соединенных участках цепи одинаковы:
U = const;
в) силы токов в участках разветвленной цепи обратно пропорциональны их сопротивлениям:
/.""ET
7°. Величина Л, обратная сопротивлению участка цепи, называется электропроводностью (проводимостью), A=\/R. Электропроводность цепи, состоящей из п параллельно
224 ОТДЕЛ III. ГЛ. 2. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ TOK
соединенных проводников, равна сумме электропровод-ностей всех проводников:
A = A1-T-A4+... + А„
