Постоянный электрический ток

Электрический ток это направленное движение электрических зарядов. Различают два вида токов: ток проводимости и конвекционный ток. Мы рассмотрим ток проводимости, который возникает под действием электрического поля. При этом равновесное (электростатическое) распределение зарядов в проводнике нарушается, поверхность и объем проводника перестают быть эквипотенциальными. Внутри появляется электрическое поле, тангенциальная составляющая напряженности электрического поля у поверхности проводника уже не равна нулю. Электрический ток в проводнике продолжается до тех пор, пока все точки проводника не станут эквипотенциальными. Из вышесказанного следует, что для существования электрического тока необходимо:

- наличие свободных зарядов;

- наличие в проводнике электрического поля, признаком которого служит разность потенциалов на концах проводника;

- наличие замкнутой цепи.

Носителями тока в металлах являются электроны проводимости. Для поддержания тока необходим источник электрической энергии – устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического тока.

Введем характеристики электрического тока.

- Сила тока (I) – это скалярная физическая величина, численно равная заряду, переносимому через поперечное сечение проводника в единицу времени:

; для постоянного тока - . (10.1)

За направление тока принято направление движения положительных зарядов.

Для постоянства электрического тока проводимости необходимо, чтобы напряженность электрического поля во всех точках проводника с током была неизменной. Поэтому заряды не должны накапливаться или убывать где-либо в проводнике. В противном случае изменялось бы электрическое поле этих зарядов. Указанное условие означает, что цепь постоянного тока должна быть замкнутой, а сила тока – одинакова во всех поперечных сечениях проводника.

- Для характеристики направления электрического тока в разных точках проводника вводится вектор плотности тока. Плотностью электрического тока проводимости называется вектор , совпадающий с направлением электрического тока в рассматриваемой точке и численно равный отношению силы тока через единицу площади, перпендикулярной направлению тока:

. (10.2)

Из уравнения (10.2) следует, что сила электрического тока через произвольную поверхность, расположенную так, что нормаль к поверхности расположена под углом α к вектору плотности тока, равна (Рис.1),:

, (10.3)

где

Для постоянного тока .

Дата добавления: 2014-01-07