|
|
>>> Перейти на мобильный размер сайта >>> Учебное особие по физикеЭлектрический ток. Сила и плотность токаЭлектрическим током называется направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. Электрический ток в проводниках различного рода представляет собой либо направленное движение электронов в металлах (проводники первого рода), имеющих отрицательный заряд, либо направленное движение более крупных частиц вещества — ионов, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд — в электролитах (проводники второго рода), либо направленное движение электронов и ионов обоих знаков в ионизированных газах (проводники третьего рода).
За направление электрического тока условно принято направление движения положительно заряженных частиц. Для существования электрического тока в веществе необходимо:
Количественными характеристиками электрического тока являются сила тока I и плотность тока j. Сила тока — скалярная физическая величина, определяемая отношением заряда
Единицей силы тока в СИ является ампер (А). Если сила тока и его направление со временем не изменяются, то ток называется постоянным. Единица силы тока — основная единица в СИ 1 А — есть сила такого неизменяющегося тока, который, проходя по двум бесконечно длинным параллельным прямолинейным проводникам очень маленького сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывает силу взаимодействия между ними 2·10-7 Н на каждый метр длины проводников. Рассмотрим, как зависит сила тока от скорости упорядоченного движения свободных зарядов. Выделим участок проводника площадью сечения S и длиной
Рис. 1 Если средняя скорость упорядоченного движения свободных зарядов
все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через сечение 2. Поэтому сила тока:
Таким образом, сила тока в проводнике зависит от заряда, переносимого одной частицей, их концентрации, средней скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника. Заметим, что в металлах модуль вектора средней скорости упорядоченного движения электронов при максимально допустимых значениях силы тока ~ 10-4 м/с, в то время как средняя скорость их теплового движения ~ 106 м/с. Плотность тока j — это векторная физическая величина, модуль которой определяется отношением силы тока I в проводнике к площади S поперечного сечения проводника, т.е.
В СИ единицей плотности тока является ампер на квадратный метр (А/м2). Как следует из формулы (1),
направление вектора плотности тока
|
|
|