Электричество и магнетизм. Лекция 3.
Тема 2. Постоянный электрический ток
Постоянный ток. Сила тока. Плотность тока. Необходимые условия существования постоянного тока. ЭДС. Напряжение. Закон Ома в дифференциальной и интегральной форме, для полной цепи. Соединение проводников. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. КПД источника тока.
Если через некоторую воображаемую поверхность переносится суммарный заряд, отличный от нуля, говорят, что через эту поверхность течет электрический ток.
Для протекания тока необходимо наличие в данном теле (или в данной среде) заряженных частиц, которые могут перемещаться в пределах всего поля. Такие частицы называют носителями тока. Это или электроны, или ионы, или макроскопические частицы, несущие на себе избыточный заряд (напр., заряженные пылинки и капельки)
Ток возникает при
условии, что внутри тела существует
электрическое поле. Носители заряда
принимают участие в молекулярном
тепловом движении и, следовательно,
движутся с некоторой скоростью
и в отсутствии поля. Но в этом случае
через произвольную площадку, проведенную
мысленно в теле, проходит в обе стороны
в среднем одинаковое количество носителей
любого знака, так что ток равен нулю.
При включении поля на хаотическое
движение накладывается упорядоченное
движение со скоростью
.
Т.о. скорость носителей будет
.
Т.к. среднее значение
,
то средняя скорость носителей
.
Т.о. электрический ток можно определить
как упорядоченное движение электрических
зарядов.
Опр. 3.1.Электрическим током называется всякое упорядоченное движение электрических зарядов в пространстве.
Виды токов:
Упорядоченное движение свободных электрических зарядов, происходящее в проводнике под действием электрического поля, наз. током проводимости – ток внутри тела.
Токами проводимости являются:
электрический ток в металлах, созданный упорядоченным движением свободных электронов,
ток в электролитах, осуществляемый упорядоченным движением ионов,
ток в газах, где упорядоченно движутся ионы и электроны.
Упорядоченное перемещение электрических зарядов, происходящее при движении в пространстве заряженного тела (проводника или диэлектрика), называется конвекционным током (движение заряженных тел как целого). Напр., Земля имеет избыточный отрицательный заряд и при ее движении возникает конвекционный ток; заряженные капли дождя.