Характеристики електричного струму

ПОСТІЙНИЙ СТРУМ. ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ БІОЛОГІЧНИХ ТКАНИН

Електричним струмом називають впорядкований (напрямлений) рух електричних зарядів.

Електричний струм має властивість теплової, хімічної і магнітної дії, причому магнітна дія струму проявляється в усіх без винятку провідниках, теплова дія відсутня у над­провідниках, хімічна дія проявляється переважно в електролітах. Кількісно електричний струм характеризується силою струму та густиною електричного струму.

Сила струму І визначається відношенням кількості за­ряду , який переноситься через переріз провідника, до проміжку часу , за який цей заряд переноситься:

(2.27)

Якщо за будь-які однакові проміжки часу переносяться однакові кількості електричного заряду, такий струм нази­вається постійним. Тоді

(2.28)

Одиниця сили струму (Ампер) в системі СІ є основною одиницею, тобто Тоді з формули (2.28) можна ви-

значити одиницю кількісті електрики (Кулон): це такий за­ряд, що проходить за 1 с через провідник при силі струму 1 Ампер:

Густина струму - величина, яка дорівнює відношен­ню сили струму до площі поперечного перерізу провід­ника dS, через яку цей струм проходить:

(2.29)

У випадку постійного струму

(2.30)

Розмірність густини струму Густина струму - векторна величина; вона має напрямок середньої швидкості V впорядкованого руху позитивних носіїв струму

(2.31)

де п - концентрація вільних носіїв, - заряд одного вільного носія, - елементарний електричний заряд, - ціле число (у випадку електролітів - валентність іона).

Закон Ома. У більшості випадків за сталої температури відношення напруги на кінцях провідника U до величини струму І в ньому є величина стала, тобто

(2.32)

Величину R називають опором провідника. Формула (2.32) виражає закон Ома в інтегральній формі, який був вста­новлений Г. Омом у 1827 р. Опір однорідного провідника з незмінним перерізом прямопропорційний його довжині / і обернено пропорційний площі поперечного перерізу S, тоб­то

(2.33)

де - питомий опір. Величину обернену до питомого опору, називають питомою електропровідністю:

Підставивши (2.30), (2.33) в (2.32) і врахувавши (2.11), отримаємо

Оскільки напрямки векторів j та Е збігаються, можна записати:

(2.34)

Рівняння (2.34) виражає закон Ома в диференційній формі: густина струму пропорційна напруженості електричного поля і має однаковий з нею напрям. Закон Ома в такому вигляді встановлює зв'язок між величинами, які відносяться до даної точки провідника (локально), тому він застосовний і до неоднорідних провідників.

Дата добавления: 2015-05-24