Электрический ток

Электрический ток Вещества, в которых есть свободные электрические заряды, называются проводниками. Все металлы являются проводниками; свободные электроны в металлах способны перемещаться по всему объёму металла. Под действием электрического поля перемещение становится направленным, возникает электрический ток. Сила электрического тока - количество заряда, пересекающего сечение проводника в единицу времени: I =dq/dt. Единица измерения силы тока – Ампер (А = Кл / с). Сила тока на единицу площади проводника, перпендикулярной направлению тока, называется плотностью тока: (A/м²). Плотность тока – вектор, его направление совпадает с направлением скорости положительных зарядов в проводнике: (n - концентрация зарядов). Сила тока I – скалярная величина, , то есть определяется через скалярное произведение векторов и , при этом направление вектора определяется направлением нормали к поверхности площадки dS (обычно выбирают ту нормаль, которая составляет меньший угол с вектором плотности тока ). Для того, чтобы возник электрический ток, необходимо: – наличие свободных электрических зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля; – электрическое поле.

Электродвижущая сила (э.д.с.)

Для того, чтобы в цепи шёл постоянный ток, цепь должна быть замкнута, и что-то в этой цепи должно постоянно генерировать электрическое поле. Это "что-то" и называется электродвижущей силой (э.д.с.) ε. Генерация поля (разности потенциалов на клеммах батареи на рисунке) осуществляется силами не электрической природы, например, за счёт химических реакций, продуктом которых является разделение зарядов, либо механическими и магнитными силами (гидро- и газогенераторы). Э.д.с. измеряется в вольтах, то есть это, по сути, не сила, а работа сторонних сил по перемещению единичного заряда против электрического поля (на рисунке положительные заряды внутри батареи должны быть перемещены от отрицательного контакта 1 к положительному 2, а во внешней цепи наоборот): . За положительное направление тока в цепи принято направление движения положительных зарядов. Так, например, в металлических проводниках направление тока противоположно направлению движения носителей отрицательного заряда - электронов.

Электрическое сопротивление Носители зарядов (электроны в металлах, ионы в электролитах) при своём движении сталкиваются с молекулами вещества проводника (с ионами кристаллической решётки в металлах, с другими ионами в электролитах). Направленное движение при этом замедляется – электрический ток испытывает сопротивление. Очевидно, что общее сопротивление R зависит от сечения проводника (чем оно больше, тем сопротивление меньше), от длины проводника (чем короче, тем сопротивление меньше), от вещества проводника. Если ввести так называемое удельное сопротивление ρ, зависящее только от материала, то можно записать для электрического сопротивления цилиндрического проводника: где R – сопротивление (полное) (Ом); S – сечение проводника (м²); ℓ - длина проводника (м); ρ – удельное сопротивление (Ом·м) (приводится в справочниках). В самом общем случае, когда сечение и (или) удельное сопротивление проводника изменяются вдоль проводника, сопротивление рассчитывается как: .

Дата добавления: 2014-01-04