Сила и плотность тока

Постоянный электрический ток

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных микрочастиц или заряженных макроскопических тел. За направление тока принимают направление движения положительных зарядов; если ток создается отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока противоположно направлению движения частиц. Различают ток проводимости (направленное движение заряженных частиц внутри макроскопического тела) и конвекционный (движение заряженного тела как целого). В дальнейшем будем рассматривать лишь ток проводимости.

Количественно электрический ток характеризуется скалярной величиной силой тока I и векторной величиной – плотностью электрического тока .

Сила тока численно равна заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника за единицу времени:

.

(15.1)

Сила тока измеряется в амперах (определение дано во введении).

На разных участках поперечного сечения проводника за одно и то же время может протекать различный по величине заряд. Для учета этого обстоятельства вводят понятие вектора плотности тока. Вектор плотности тока численно равен силе тока, протекающего через единичное поперечное сечение проводника:

[А/м^2],

(15.2)

где знак "^" обозначает, что площадка ориентирована перпендикулярно к направлению тока. Направление вектора совпадает с направлением движения положительных зарядов.

Найдем выражение для вектора плотности тока в металлах, у которых носителями тока являются свободные электроны. Под действием электрического поля электроны в металле движутся направлено со средней скоростью . За единицу времени через единичную площадку поперечного сечения проводника пройдет n электронов, где n – число электронов в единице объема (концентрация). При этом будет перенесен заряд en . Следовательно плотность тока

.

(15.3)

Дата добавления: 2015-06-04