Электричество и магнетизм. Часть 2

Лекция 5

2. Постоянный электрический ток

2.1. Характеристики тока. Сила и плотность тока. Падение потенциала вдоль проводника с током.

Всякое упорядоченное движение зарядов называется электрическим током. Носителями заряда в проводящих средах могут быть электроны, ионы, «дырки» и даже макроскопические заряженные частицы.

За положительное направление тока принято считать направление движения положительных зарядов. Электрический ток характеризуется силой тока – величиной, определяемой количеством заряда, переносимого через воображаемую площадку, за единицу времени:

clip_image551

Для постоянного тока силу тока можно определить как:

clip_image553

Размерность силы тока в СИ: clip_image555(ампер).

Кроме этого, для характеристики тока в проводнике применяют понятие плотности токавекторной величины, определяемой количеством заряда, переносимого за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную линиям тока (рис.5.1):

clip_image558 Рис.5.1. К определению вектора плотности тока

clip_image560

Размерность плотности тока в СИ: clip_image562.

Покажем, что плотность тока clip_image564 пропорциональна скорости упорядоченного движения зарядов в проводнике clip_image566. Действительно, количество заряда, протекающее через поперечное сечение проводника за единицу времени есть (рис.5.2):

clip_image568clip_image570, где clip_image572 - концентрация зарядов

clip_image574.

Рис.5.2. К выводу формулы для плотности тока.

Или в векторном виде:

clip_image576

Как мы знаем, при равновесии зарядов, то есть при отсутствии тока, потенциал всех точек проводника имеет одно и то же значение, а напряженность электрического поля внутри него равна нулю (рис.5.3а). При наличии тока электрическое поле внутри проводника отлично от нуля, и вдоль проводника с током имеет место падение потенциала (рис.5.3б).

clip_image578Тока нет: clip_image580

Рис.5.3а. Электрическое поле проводника при отсутствии тока.

clip_image582Ток есть: clip_image584

Рис.5.3б. Электрическое поле проводника при наличии тока.

Таким образом, для существования тока в проводнике необходимо выполнение двух условий: 1) наличие носителей заряда и 2) наличие электрического поля в проводнике.

 

You are here: Главная Физика Электричество и магнетизм Электричество и магнетизм. Часть 2