Электрический ток

Лекция №5

Электрическим током называется упорядоченное движение носителей электрического заряда.

Электрический ток называется макроскопическим, если создаются движения свободных носителей заряда. Макроскопический ток, создаваемы движением свободных зарядов в макроскопическом проводнике, называется током проводимости. Ток проводимости в металлах обусловлен движением электронов, в жидкостях – движением положительных и отрицательных ионов, в газах – ионов и электронов.

Для того, что бы в проводнике возник электрический ток, необходимо создать в нем электрическое поле. Тогда положительные заряды будут перемещаться по полю, отрицательные – против поля (в сторону возрастания потенциала).

Непременными условиями возникновения и существования тока являются наличие электрического поля и свободных электрических зарядов. За направления тока принимается направление движения положительных зарядов.

Количественной характеристикой интенсивности движения зарядов является сила тока i - это скалярная физическая величина, модуль которой равен абсолютной величине заряда, прошедшей через поверхность S за единицу времени. Если dq – заряд, прошедший через поверхность S за время dt, то |i|=

Сила тока – величина алгебраическая, она может быть положительной и отрицательной. Если направление тока образует с нормалью к S острый угол, то i > 0, тупой – i < 0.

Если ток создается и положительными, и отрицательными зарядами, то

|i|=+ ,

где dq₊ и dq_- - положительный и отрицательный заряды, протекающие через рассматриваемую поверхность за время dt.

Ток называется постоянным, если он не изменяется ни по модулю, ни по направлению. Постоянный ток обозначается буквой I. В случае постоянного тока дифференциальное отношение

|i|=заменяется более простым

|I|=,

где q – заряд, прошедший через данную поверхность за время t.

Может случиться, что ток распределяется по рассматриваемой поверхности неравномерно. Для характеристики распределения тока по поверхности, сквозь которую он течет, вводится векторная величина, называемая плотностью тока.

Плотностью тока называется вектор, численно равный модулю тока, протекающего через единичную площадку, расположенную перпендикулярно к электрическому полю, вызвавшему ток, и совпадающий по направлению с направлением тока.

.

Если dS – элементарная площадка, α – угол между нормалью к этой площадке и направлением поля, dI – ток, протекающий через dS, то численное значение вектора равно:

||== ,

где d= dS cos α – проекция площадки dS на плоскость, перпендикулярную силовыми линиями поля .

Из последнего соотношения видно, что ток, протекающий через элементарную площадку dS, произвольно ориентированную в поле, равен:

dI = J dS cosα = , где d– вектор, численно равный и направленный по нормали к . Тогда полный ток, протекающий через всю поверхность равен:

=

Дата добавления: 2013-12-14