Сила тока. Плотность тока

Скалярная физическая величина, равная отношению заряда D q, проходящего через поперечное сечение проводника за малый промежуток времени, к величине D t этого промежутка, называется силой тока.

. (2.2.1)

Электрический ток называется постоянным, если его сила тока и направление не изменяются с течением времени.

Для постоянного тока формула (2.2.1) принимает вид:

, (2.2.2)

где q – электрический заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за конечный промежуток времени от 0 до t.

Единица силы тока в СИ – ампер (А). Ампер – основная единица СИ. Определение этой единицы будет дано позже, когда будем изучать магнитное действие тока.

Единица заряда в СИ – кулон и единица силы тока – ампер связаны соотношением:

1 Кл = 1 А × 1с. (2.2.3)

Плотностью тока называется вектор, указывающий направление упорядоченного движения положительных зарядов в данной точке проводника и численно равный отношению силы тока D I, протекающего через малый элемент поперечного сечения проводника, к площади этого элемента D S.

. (2.2.4)

Рис. 2.2.1.

Рассмотрим тонкий проводник, по которому течет электрический ток. Возьмем два сечения проводника 1 и 2 (рис. 2.2.1), достаточно близких, так что ток, проходящий через эти сечения можно считать постоянным. Обозначим через v скорость упорядоченного движения свободных зарядов. Тогда для прохождения расстояния D l от сечения 1 до сечения 2 требуется время

. (2.2.5)

При этом через сечение 2 за время D t пройдет заряд

, (2.2.6)

где q – величина свободного заряда, n – концентрация свободных зарядов в проводнике (число свободных зарядов в единице объёма проводника), D S – площадь поперечного сечения проводника.

Тогда сила тока равна

. (2.2.7)

При этом плотность тока вычисляется по формуле:

. (2.2.8)

Для вектора плотности тока формула (2.2.8) принимает вид:

. (2.2.9)

Дата добавления: 2014-01-20