Отчего зависит "количество" потреблемой электроэнергии приб?

[dump]

Каждый электроприбор потребляет разный объём электроэнергии. Отчего это зависит на практике? Ну т.е. какие методы регулирования потребления существуют, такие например как число витков катушки или спирали и т.д.

[graviton]

В конечном итоге всё зависит от сопротивления.

[dump]

А сопростивление отчего зависит? И тут ещё вопрос: в приборах, которые потребляют много электроэнергии, используют как правило большие катушки. Но провода в катушке не изолированы другот друга, как же тогда по ним течёт ток, ведь в этом случае катушка должна рассматриваться как единое тело?

[Александрович]

dump в сообщении #730009 писал(а):

И тут ещё вопрос: в приборах, которые потребляют много электроэнергии, используют как правило большие катушки. Но провода в катушке не изолированы другот друга,

Ещё как изолированы.

[ewert]

Кроме того, спираль можно назвать катушкой лишь с очень большой натяжкой.

[graviton]

dump в сообщении #730009 писал(а):

А сопротивление отчего зависит?

Сопротивление зависит от свойств используемых материалов.

[Xey]

dump в сообщении #729979 писал(а):

Каждый электроприбор потребляет разный объём электроэнергии. Отчего это зависит на практике?

Электричество в чистом виде мало кому нужно. Его обычно во что-нибудь преобразовывают : в тепло, в холод, в свет . в мехалическую энергию.
Для этого применяют электроприборы. На собственные нужды электроприбор потребляет не много электричества, он его превращает в то, что нужно потребителю. И чем больше этого нужно потребителю, тем больше электричества электроприбор берет из сети.

[Munin]

dump в сообщении #730009 писал(а):

А сопростивление отчего зависит?

Сопротивление зависит от длины и толщины провода:

$$R=\dfrac{\rho\,l}{S},$$

где $S$ - площадь поперечного сечения, а $\rho$ - коэффициент, называемый удельным сопротивлением, и зависящий только от материала. Сам по себе этот коэффициент зависит от того, насколько "трудно" пробираться электронам через материал. При постоянном приложенном электрическом поле у электронов устанавливается постоянная дрейфовая скорость (усреднённая по всем тепловым блужданиям), и она пропорциональна электрическому полю (это сложно доказывается, не буду углубляться):

$$v_d=\mu E.$$

Здесь коэффициент пропорциональности $\mu$ называется подвижностью электронов. Тогда удельное сопротивление равно:

$$\rho=\dfrac{1}{en\mu},$$

где $e$ - заряд одного электрона, а $n$ - концентрация электронов проводимости (то есть, участвующих в протекании тока, это валентные электроны атома) в объёме материала, размерность штуки на $\text{м}^3.$ Сама величина подвижности $\mu$ зависит от плотности тех препятствий, об которые стукаются электроны, отклоняясь с прямого пути - это дефекты кристаллической решётки, другие квазичастицы в материале (чаще всего фононы тепловых колебаний решётки). (Другие электроны здесь не учитываются, поскольку электрическое поле разгоняет и их тоже.) Заметим, что об сами атомы решётки электроны не стукаются - это обусловлено квантовыми законами, электроны свободно движутся через кристаллическую решётку, как волна через регулярную диффракционную решётку.

Подвижность можно себе представить как появляющуюся в результате такой картины: электрон движется с нулевой начальной "скоростью проводимости" (но при этом, с большой тепловой в случайном направлении), и разгоняется электрическим полем. В ходе этого, "скорость проводимости" линейно растёт. Через некоторое время он сталкивается с препятствием, отскакивает в случайном направлении, и его "скорость проводимости" снова обнуляется. Время между столкновениями от приложенного электрического поля не зависит, а определяется тепловой скоростью (которая намного больше "скорости проводимости") и плотностью препятствий (длиной свободного пробега). От усреднения этого графика по времени, и получается дрейфовая скорость всех электронов как общей массы.

[dump]

Чем больше сопротивление, тем меньше сила тока. Что "заставляет" источнику тока отдавать электроны быстрее, чтобы увеличить силу тока?

[Munin]

dump в сообщении #730733 писал(а):

Что "заставляет" источнику тока отдавать электроны быстрее, чтобы увеличить силу тока?

Он их отдаёт не "поштучно", а с какой-то энергией. Просто когда сопротивление меньше, электроны при той же начальной энергии движутся быстрее (выше, сильнее), и получается больше ток.

Но на самом деле, есть и эффект того, что электроны на источнике "заканчиваются". Это называется внутреннее сопротивление источника. Обычно его записывают таким образом:

$$U=\mathcal{E}-IR,$$

где $U$ - напряжение на источнике, $I$ - выдаваемый источником ток, $R$ - внутреннее сопротивление, постоянный параметр, а $\mathcal{E}$ - ещё один постоянный параметр, называемый ЭДС источника (электродвижущая сила), и равный напряжению на источнике, когда через него вообще не протекает никакой ток (ещё это называют "холостой ход", и обозначают $U_\text{хх}$). Также можно ввести ещё один параметр, $I_\text{кз}=\mathcal{E}/R$ - ток "короткого замыкания", и переписать эту формулу как:

$$I=I_\text{кз}-\dfrac{U}{R}.$$

Обычные источники вокруг нас работают в области, где $U\approx\mathcal{E},$ то есть вкладом второго слагаемого можно приблизительно пренебречь. Но это не всегда так. В электротехнике приходится рассчитывать источники во всех режимах. Кроме того, употребляют два идеализированных представления об источниках:
- идеальный источник напряжения - это такой, который выдаёт одно и то же напряжение, независимо от протекающего тока. Его можно формально получить, положив $R=0.$ Обычные источники, в области, где ток сравнительно невелик, можно приближённо заменить на идеальные источники напряжения, но только осторожно: как только ток увеличивается, надо учитывать падение напряжения на внутреннем сопротивлении.
- идеальный источник тока - это такой, который выдаёт один и тот же ток, независимо от того, какое придётся приложить напряжение. Вот это похоже на источник, который "выдаёт электроны поштучно". Его можно формально получить, положив $R=\infty.$ Такие источники получаются из обычных источников, работающих в режиме, близком к короткому замыканию, а также могут быть изготовлены специально (обычно на основе операционного усилителя, из транзисторов).
Ещё надо добавить, что часто источники имеют в целом нелинейную вольт-амперную характеристику (в том числе, и источники тока на операционных усилителях), а считать её по приведённым формулам можно только приближённо, в небольшой области вокруг рабочей точки, там, где график незначительно отклоняется от прямой линии. Таким образом, природа внутреннего сопротивления зависит от природы самого источника, и является всего лишь приближённым способом описать, как этот источник реагирует на снятие тока разной величины.

[dump]

Цитата:

электроны при той же начальной энергии движутся быстрее (выше, сильнее)

А можно подробнее про это? Т.е. чем больше сопротивление приёмника тока, тем больше электронов за единицу времени отдаёт источник?

[Munin]

dump в сообщении #730811 писал(а):

Т.е. чем больше сопротивление приёмника тока, тем больше электронов за единицу времени отдаёт источник?

Наоборот, чем меньше сопротивление. И "приёмник тока" - это пять! :-) Обычно говорят "цепь" или "нагрузка".

[dump]

Цитата:

Просто когда сопротивление меньше, электроны при той же начальной энергии движутся быстрее (выше, сильнее), и получается больше ток.

Насколько я знаю, сила тока определяется количеством прошедших электронов через поперечное сечение проводника за единицу времени. Выходит что это сила тока определяется ещё другими параметрами?

[Александрович]

dump в сообщении #731127 писал(а):

Насколько я знаю, сила тока определяется количеством прошедших электронов через поперечное сечение проводника за единицу времени. Выходит что это сила тока определяется ещё другими параметрами?

Количество прошедших электронов зависит от величины компоненты скорости в направлении движения.

[Munin]

dump в сообщении #731127 писал(а):

Насколько я знаю, сила тока определяется количеством прошедших электронов через поперечное сечение проводника за единицу времени. Выходит что это сила тока определяется ещё другими параметрами?

Рассмотрите количество воды, прошедшее через кран за единицу времени. Его можно вычислить через скорость воды и поперечное сечение крана. Это не другие параметры, а то же самое.