Ток и плотность тока проводимости. Законы Ома и Кирхгофа в дифференциальной форме

Лекция № 34

Если под воздействием внешних источников в проводящей среде (металлических проводниках, земле, жидкостях и т. д.) создано электрическое поле, то в ней будет протекать электрический ток.

Носителями зарядов в металлах являются свободные электроны, носителями зарядов в жидкостях — ионы.

Упорядоченное движение свободных электронов в металле и ионов в жидкости под действием электрического поля принято называть током проводимости.

При своем упорядоченном движении носители зарядов испытывают многочисленные столкновения с другими частицами вещества, которые находятся в тепловом движении. Эти столкновения затрудняют упорядоченное движение носителей зарядов и являются причиной сопротивления, оказываемого проводящей средой прохождения тока.

Свойство среды, характеризующее ее способность проводить ток, называют удельной проводимостью γ. Удельная проводимость γ зависит от физических свойств проводящего материала и от температуры, имеет размерность ом^-1 ∙м^-1 = сим/м.

Электрическое поле в проводящей среде подчиняется законам Ома и Кирхгофа.

Основной величиной в электрическом поле проводящей среды является плотность тока . Это векторная величина, направленная по напряженности поля. Она численно равна отношению тока Δi, протекающего через элемент поверхности Δs (перпендикулярный к направлению напряженности поля в данной точке), к величине Δs этой поверхности.

Если поверхность имеет конечные размеры, то направление вектора плотности тока во всех элементах, на которые может быть разбита эта поверхность, и направление элементов поверхности могут быть различны, и ток определится так:

Таким образом, ток есть поток вектора плотности тока.

В отличие от плотности тока ток является скаляром алгебраического характера.

При протекании постоянных токов как внутри проводящих тел, так и вне их существуют постоянные (неизменные во времени) магнитные поля. Так как эти поля неизменны во времени, то в поле не возникает явления электромагнитной индукции, т. е. магнитное поле, созданное постоянным током, не оказывает влияния на электрическое поле постоянного тока. Поэтому электрическое и магнитное поля постоянного тока можно рассматривать раздельно.

Дата добавления: 2014-01-20