Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Электрический ток. Сила тока. Плотность тока

 

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение электрических заряженных частиц. Тело, проводящее электрический ток, называют проводником. Носителями тока в металлах и полупроводниках являются электроны, в электролитах - положительные и отрицательные ионы, в ионизированных газах - ионы и электроны.

Направлением электрического тока условились считать то направление, в котором упорядоченно движутся положительные заряды. Это направленное движение заряженных частиц происходит на фоне их теплового (хаотического) движения.

 

Сила тока

 

Для количественной характеристики электрического тока введены две характеристики: скалярная - сила тока и векторная - плотность тока.

Сила тока равна отношению заряда , прошедшего через поперечное сечение проводника за время , к этому интервалу времени

 

 

Ток называют постоянным, если за равные конечные промежутки времени через поперечное сечение проходят равные заряды и направление тока не изменяется со временем.

Единицей силы тока в СИ является ампер (А): [I]= 1 А.

Силе тока в соответствует перенос за через поперечное сечение проводника заряда в 1 Кл (1А = 1 Кл/с).

Величина, равная отношению силы тока I к площади поперечного сечения S, называется плотностью тока

 

 

Плотность тока определяется соотношением:

 

,

 

где q - заряд отдельной частицы, n - число частиц в единице объема (концентрация), - средняя скорость движения частиц. Направление вектора совпадает с направлением вектора .

Сила тока сквозь произвольную поверхность S определяется как поток вектора :

 

 

Уравнение непрерывности

 

Рассмотрим замкнутую поверхность S

- заряд, входящий в единицу времени из объема V, ограниченного площадью S.

В силу закона сохранения заряда, эта величина равна убыли заряда в объеме V:

 

,

 

,

 

, (по теореме Остроградского-Гаусса)

 

Þ

 

- уравнение непрерывности, или закон сохранения заряда.

 

Изменение заряда в некотором объеме V может произойти только в результате втекания или вытекания заряда через замкнутую поверхность S, ограничивающую объем.

 

Э. Д. С.

 

Если в цепи на носителе тока действуют только силы электростатического поля, то происходит перемещение носителей от точек с большим потенциалом к точкам с меньшим потенциалом. Это приведет к выравниванию потенциалов во всех точках цепи и исчезновению электрического поля. Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на заряд со стороны источника тока, называют сторонними. Эти силы направлены против сил электростатического поля. Эти силы могут быть обусловлены химическими процессами, перенесенными электрическими и магнитными полями, и т.д.

Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов. Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС).

 

 

Измеряется в вольтах, [В].

Сторонняя сила: ,

- напряженность поля сторонних сил.

Работа сторонних сил:

 

,

 

 

Рассмотрим участок 1 – 2:

 

На заряд q помимо сторонних сил действуют кулоновские силы.

 

Тогда работа Кулоновских сил:

 

 

Величина работы результирующего поля равна:

 

Величина численно равна работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами при перенесении единичного положительного заряда, называется падением напряжения на данном участке цепи:

 

U12 = j1 - j2 + e12

e = 0

U = j1 - j2

 

30. Закон Ома (+31)

 

Немецкий физик Георг Симон Ом экспериментально установил, что сила тока, текущего по однородному проводнику пропорциональна падению напряжения U на концах проводника

 

I=U/R

 

где R-электрическое сопротивление проводника

 

[R]=Ом, 1Ом=1В/1А.

 

Сопротивление проводника зависит от его размеров, формы и материала, из которого проводник изготовлен.

Для однородного линейного проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S

 

,

 

r- удельное электрическое сопротивление.

[r] = Ом×м.

 

 

Найдем связь между и в одной и той же точке проводника. В избранных телах, например и совпадают

 

I=jdS ; U=Edl

 

где s- удельная электрическая проводимость: s=1/r

Опыт показывает, что в первом приближении изменение удельного сопротивления описывается линейным законом

r=r0(1+at)

R=R0(1+at)

где a- температурный коэффициент сопротивления, r0, R0-удельные сопротивления и сопротивление при 00С

 




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.