Arus, Tahanan, dan Gaya Elektromotif

Susunan Materi : 1. Arus: 1.1. Arah Aliran Arus 1.2. Arus, Kecepatan Aliran, dan Rapat Arus 2. Resistivitas: 2.1. Resistivitas dan Temperatur 3. Tahanan: 3.1. Penjelasan Tahanan 4. Gaya Electromotive dan Sirkuit: 4.1. Gaya Electromotive 4.2. Tahanan Dalam 4.3. Simbol Untuk Diagram Sirkuit 4.4. Perubahan Potensial di Sekitar Sirkuit 5. Energi dan Power di Sirkuit Elektrik: 5.1. Power Inout ke Resistensi Murni 5.2. Power Output dari Sumber 5.3. Power Input ke Sumber 6. Teori Konduksi Metallik:

ARUS Jika ada medan listrik di dalam konduktor, elektron bergerak secara acak dari titik 𝑃 1 ke Point 𝑃 2 dalam waktu ∆t . Jika medan listrik E hadir, The electrict gaya F = QE memaksakan penyimpangan kecil (sangat dibesar-besarkan di sini) yang Membawa elektron ke titik 𝑝′ 2 , sebuah 𝑣 0 ∆t jarak dari 𝑝 2 dalam arah gaya. Arus adalah setiap gerakan yang bargerak dari satu daerah ke daerah lain.

Arah Aliran Arus Arus bergerak melalui muatan konduktor yang dapat ditafsirkan dalam hal kerja dan energi. Daerah listrik E tidak Bekerja pada tuduhan bergerak. Energi kinetik yang dihasilkan ditransfer ke bahan konduktor dengan cara ditabrakan dengan ion, yang Getar tentang posisi Equilibrium mereka dalam struktur kristal konduktor. Perpindahan energi ini meningkatkan energi getaran rata-rata dari ion dan karena suhu material. Jadi banyak kerja yang dilakukan oleh medan listrik masuk ke pemanasan konduktor, bukan untuk membuat muatan yang bergerak bergerak semakin cepat dan cepat. Pemanasan ini kadang-kadang berguna, seperti dalam pemanggang roti listrik, tetapi dalam banyak situasi hanyalah sebuah produk sampingan yang tidak dapat dihindari dari aliran arus.

Perhatian: Arus bukanlah vektor Meskipun kita merujuk arah arus, arus seperti yang didefinisikan oleh persamaan (1) bukan merupakan besaran vektor.. Dalam kawat pembawa arus, arus selalu sepanjang kawat, terlepas dari apakah kawat lurus atau melengkung. Tidak ada vektor tunggal bisa menggambarkan gerak sepanjang jalur melengkung, itulah sebabnya saat ini bukan vektor. Kami biasanya akan menjelaskan arah arus baik dalam kata-kata (seperti dalam "arus mengalir searah jarum jam di sekitar sirkuit") atau dengan memilih arus menjadi positif jika mengalir dalam satu arah sepanjang konduktor dan negatif jika mengalir di lain arah. Arus yang sama dapat diproduksi oleh (a) muatan positif bergerak ke arah medan listrik E atau (b) jumlah yang sama Muatan Negatif Bergerak pada kecepatan yang sama dalam arah yang berlawanan dengan E. Sebuah arus konvensional diperlakukan sebagai aliran muatan positif, terlepas dari apakah muatan yang bebas dalam konduktor positif, negatif, atau keduanya. Dalam konduktor logam, muatan yang bergerak adalah elektron-tapi saat ini masih menunjukkan di arah muatan positif yang akan mengalir.

Arus, Kecepatan Aliran, dan Rapat Arus Kita dapat mengungkapkan saat ini dalam hal kecepatan gerak muatan bergerak. Mari kita pertimbangkan lagi situasi Gambar di samping, konduktor dengan luas penampang A dan medan listrik BE diarahkan dari kiri ke kanan. Untuk memulainya, kita akan berasumsi bahwa muatan bebas di konduktor positif; maka kecepatan gerak dalam arah yang sama dengan daerahnya. Arus I adalah tingkat saat pemindahan muatan melalui luas penampang A. Komponen acak masing-masing bergerak dengan partikel gerak rata dibebankan ke nol, dan saat ini dalam arah yang sama dengan E apakah muatan yang bergerak positif (seperti yang ditunjukkan di sini) atau negatif (lihat Fig.1.1 (b)).

Perhatian: Kepadatan Saat Vs Perhatian: Kepadatan Saat Vs. Saat ini, diketahui bahwa kerapatan arus J adalah Vector, tapi saat ini saya tidak. Perbedaannya adalah bahwa kepadatan J saat menjelaskan bagaimana biaya mengalir pada titik tertentu, dan arah vektor mengatakan kepada Anda tentang arah aliran pada saat itu. Sebaliknya, saya saat ini menggambarkan bagaimana biaya mengalir melalui sebuah benda lama, seperti kawat. Sebagai contoh, saya memiliki nilai yang sama di semua titik dalam rangkaian Fig.1.2 (a), tapi J tidak. Kerapatan arus diarahkan ke bawah di sisi kiri kepala. Besarnya J juga dapat bervariasi sekitar sirkuit. Dalam Fig.1.2. (A) kepadatan besarnya Saat J = I / A kurang dalam baterai (yang memiliki luas penampang besar A) dibandingkan dengan kabel (yang memiliki luas penampang kecil). Bagian dari sirkuit listrik yang meliputi lampu ini melewati gelas dengan larutan natrium klorida. Arus dalam larutan dilakukan oleh kedua muatan positif ( 𝑁𝑎 + ions ) dan muatan negatif ( 𝐶𝑙 − ions ).

Resistivitas The Copper "kabel," atau jejak, pada papan sirkuit ini dicetak langsung ke permukaan berwarna gelap papan isolasi. Meskipun jejak sangat dekat satu sama lain (hanya konduktivitas rendah) dibandingkan dengan tembaga yang tidak saat ini dapat mengalir antara jejak. Resistivitas (p) adalah kemampuan suatu bahan untuk mangantarkan arus listrik yang bergantung terhadap besarnya medan listrik dan kerapatan arus. Semakin besar resistivitas suatu bahan maka semakin besar pula medan listrik yang dibutuhkan untuk menimbulkan sebuah kerapatan arus. Satuan Resistivitas adalah Ω.m.

Resistivitas di Temperatur Ruangan ( 20 𝑜 C)

Resistivitas dan Temperature Variasi resistivitas p dengan mutlak T temperatur untuk (a) logam normal, (b) semikonduktor, dan (c) superkonduktor. Dalam (a) pendekatan Linear untuk p sebagai fungsi dari T ditunjukkan sebagai garis hijau; pendekatan setuju persis di T = 𝑇 𝑜 , di mana p = 𝑝 𝑜 .

Koefisien Suhu Tahanan (Nilai Perkiraan Dekat Suhu Ruangan)

TAHANAN Tahanan merupakan penghalang bagi aliran muatan. Sebuah konduktor dengan penampang seragam. Kerapatan arus seragam atas setiap penampang, dan medan listrik konstan sepanjang panjang. Tahanan merupakan penghalang bagi aliran muatan.

Penjabaran Rumus Tahanan

Menafsirkan Tahanan Sebuah selang kebakaran panjang menawarkan perlawanan besar untuk aliran air. Untuk membuat air melewati selang cepat, akhir hulu selang harus bertekanan yang lebih tinggi dari akhir di mana air muncul. Dalam cara analog, harus ada perbedaan potensial yang besar antara ujung sepanjang kawat untuk menyebabkan arus listrik yang cukup besar melalui kawat

Karena resistivitas material bervariasi dengan suhu, resistansi konduktor tertentu juga bervariasi dengan suhu. Untuk rentang suhu yang tidak terlalu besar, variasi ini adalah sekitar hubungan linear, analog dengan: Dalam persamaan ini, R (T) adalah hambatan pada suhu T dan 𝑅 0 adalah resistansi pada suhu 𝑇 0 , sering diambil 0 0 𝐶 𝑜𝑟 20 0 𝐶. Koefisien suhu resistansi adalah konstanta yang sama yang muncul, jika dimensi L dan A, tidak berubah lumayan dengan suhu; ini memang kasus untuk sebagian besar bahan budidaya. Dalam batas-batas berlakunya Formula, perubahan resistansi akibat perubahan suhu T− 𝑇 0 𝑖𝑠 𝑔𝑖𝑣𝑒𝑛 𝑏𝑦 𝑅 𝑜 𝑎 𝑇− 𝑇 0 .

Kode Warna untuk Resistor Resistor ini memiliki ketahanan dari 5,7 kΩ dengan presisi (toleransi ± 10%)

Hubungan arus-tegangan untuk perangkat Hubungan arus-tegangan untuk perangkat . Hanya untuk resistor yang mematuhi hukum ohm seperti pada (a) sebanding saat ini untuk tegangan V. (a) Resistor ohmik (misalnya, kawat logam khas): pada suhu tertentu, saat ini sebanding dengan tegangan. (b) Semikonduktor dioda: resistor nonohmic

GAYA ELEKTROMOTIVE dan SIRKUIT If an electric field is produced in side a conductor that is not part of a complete circuit, curret flows for only a very short time For a conductor to have a steady current, it must be part of a path that forms a closed loop or complete circuit.

Gaya Elektromotive In an Electric circuit there must be a device somewhere in the loop that acts like water pump in a water fountain (Figure) Just as a water fountain requires a pump, an electric circuit requires a source of electromotive force to sustain a steady current.

Diagram skematik sumber ideal emf di sirkuit lengkap Diagram skematik sumber ideal emf di sirkuit lengkap. Listrik-medan gaya 𝑭 𝒄 = 𝒒𝑬dan non elektrostatik Angkatan 𝑭 𝒏 ditampilkan untuk biaya q positif yang saat ini dalam arah dari a ke b dalam sirkuit eksternal dan dari b ke dalam sumber Skema diagram dari sumber emf dalam "open- circuit" situasi. Listrik lapangan Angkatan 𝑭 𝒄 = qE dan kekuatan non elektrostatik 𝑭 𝒄 = qE ditampilkan untuk muatan q positif.

Tahanan Dalam Ggl baterai-yang ini, tegangan terminal ketika itu tidak terhubung dengan apa pun-12V. Tetapi karena baterai memiliki resistansi internal, tegangan terminal baterai kurang dari 12V ketika memasok arus ke lampu.

Simbol untuk Diagram Sirkuit

Perubahan Potensial di Sekitar Sirkuit Potensi kenaikan dan penurunan di sirkuit

ENERGI dan POWER di SIRKUIT ELEKTRIK The power input to the circuit element between a and b is 𝑃= 𝑉 𝑎 − 𝑉 𝑏 𝑙= 𝑉 𝑎𝑏 𝑙. The unit of 𝑉 𝑎𝑏 is one volt, or one joule per coulomb, and the unit of I is one ampere, or on coulomb per second. Hence the unit of 𝑃= 𝑉 𝑎𝑏 𝑙 is one watt, as it should be: Let’s consider a few special cases.

Power Inout ke Resisten Murni Jika elemen sirkuit pada gambar adalah resistor, perbedaan potensial adalah 𝑉 𝑎𝑏 =𝐼𝑅. Dari Sebelum Formula daya listrik dikirim ke resistor dengan rangkaian Dalam hal ini potensi di (di mana saat memasuki resistor) selalu lebih tinggi dari pada b (di mana pintu keluar saat ini). Saat memasuki terminal yang lebih tinggi-potensi perangkat, dan formula ini merupakan laju transfer energi potensial listrik ke elemen sirkuit.

Power Output dari Sumber Conversi Energi di sirkuit sederhana

Power Input ke Sumber Ketika dua sumber yang terhubung dalam rangkaian loop sederhana, sumber dengan ggl yang lebih besar memberikan energi ke sumber lain.

TEORI KONDUKSI METALIK Kita bisa mendapatkan informasi tambahan ke dalam konduksi listrik dengan melihat asal mikroskopis konduktivitas. Kami akan mempertimbangkan model yang sangat sederhana yang memperlakukan elektron sebagai partikel klasik dan mengabaikan mekanika kuantum, perilaku seperti gelombang dalam padatan. Dengan menggunakan model ini, kami akan menurunkan ekspresi untuk resistivitas logam. Meskipun model ini tidak sepenuhnya benar konseptual, masih akan membantu Anda untuk mengembangkan ide intuitif dasar mikroskopis konduksi.

Gerakan acak f elektron dalam kristal logam (a) dengan nol medan listrik dan (b) dengan medan listrik yang menyebabkan penyimpangan. Kurva dari jalan yang sangat dibesar-besarkan. (a) lintasan khas untuk sebuah elektron dalam kristal logam tanpa medan internal E. (b) lintasan khas untuk sebuah elektron dalam kristal metalik dengan medan E internal.

Gerak f a bola menggelinding menuruni bidang miring dan memantul dari pegas di jalan analog dengan gerak elektron dalam konduktor logam dengan medan listrik ini. Gambar ini Menunjukkan analog mekanik ini gerakan elektron.

Sekian Prensentasi Dari Kami