46. Електричний струм. Сила струму та густина струму. Закон Ома для ділянки кола.

Електри́чний струм — впорядкований рух заряджених частинок у просторі. У металах це електрони, напівпровідниках - електрони та дірки, у електролітах - позитивно та негативно заряджені іони, у іонізованих газах — іони та електрони. За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металах протилежний напрямку руху електронів. Сила струму — кількісна характеристика електричного струму в провіднику, скалярна величина , яка відповідає кількості заряду ( ), що проходить через перетин провідника за час , розділеному на цей проміжок часу. Силою струму, називають, ще величиною, що характеризує швидкість перенесення заряду частинками, які створюють стум, через поперечний переріз провідника. Струм - це упорядкований рух заряджених частинок. У системі СІ сила струму вимірюється в A. Відповідно, густина струму вимірюється в A/м².

Якщо за кожен проміжок часу заряд однаковий і напрямок струму незмінний, то такий струм називають постійним.

У випадку, коли ці величини залежать від часу, силу струму описують так: такий струм називають змінним.

Для класичної системи заряджених частинок із зарядом e безмежно малий заряд dQ, що переноситься за час dt через елементарну площадку dS, перпендикулярну до напрямку середньої швидкості v частинок визначається як:

,

де  — заряд частинок,  — швидкість руху частинок, а  — їх кількість в одиниці об'єму.

Сила струму dI через площадку визначається співвідношенням

,

звідки для густини струму

 — густина електричного струму, де риска над символами означає усереднення.

Густина струму — визначається, як величина заряду, яка протікає через одиничну площу за одиницю часу.

Густина струму — векторна величина, напрямок якої визначається напрямком потоку заряду. Вона позначається латинською літерою .

У системі СІ сила струму вимірюється в амперах. Відповідно, густина струму вимірюється в A/м².

Зако́н О́ма — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

Закон Ома справедливий для металів і напівпровідників при не надто великих прикладених напругах. Сила струму на ділянці кола прямо пропорційна прикладеній напрузі і обернено пропорційна опорові цієї ділянки:

47. Опір провідність, їх залежність від температури..

Пито́мий о́пір — кількісна характеристика речовини, якою визначається здатність створювати опір електричному струму. Позначається зазвичай грецькою літерою ρ. Одиниця вимірювання питомого опору в системі СІ — Ом м. Питомий опір використовується для характеристики провідників і напівпровідників в умовах, коли виконується закон Ома. Питомий опір — обернена величина до питомої провідності σ .

Опір провідника довжиною l і з поперечним перерізом S визначається співвідношенням . Питомий опір провідників зростає зі збільшенням температури. Це явище зумовлене посиленням хаотичного руху атомів, а отже збільшенням частоти розсіяння носіїв заряду. Для напівпровідників питомий опір здебільшого зменшується при підвищенні температури, з-за росту концентрації носіїв заряду. Проте опір є характеристикою провідника, а не матеріалу, й залежить від довжини та поперечного перерізу провідника. Тому в фізиці застосовують закон Ома у диференціальному вигляді: де j — густина струму, σ — питома провідність матеріалу, E — напруженість електричного поля. Питома провідність залежить від кількості вільних носіїв заряду в провіднику і від їхньої рухливості.

48. Послідовне і паралельне з'єднання в електротехніці - два основних (є ще інші, які походять з них) способи з'єднання елементів електричного кола. При послідовному з'єднанні всі елементи пов'язані один з одним так, що ділянка кола не має жодного вузла. При паралельному з'єднанні всі вхідні в коло елементи об'єднані двома вузлами і не мають зв'язків з іншими вузлами. При послідовному з'єднанні провідників сила струму у всіх провідниках однакова.

При послідовному з'єднанні провідників сила струму в будь-яких частинах кола одна й та ж:

Повна напруга в колі при послідовному з'єднанні, або напруга на полюсах джерела струму, дорівнює сумі напруг на окремих ділянках кола:

Загальний опір усієї ланки кола дорівнює сумі опорів

.

При паралельному з'єднанні падіння напруги між двома вузлами, що поєднують елементи кола, однакове для всіх елементів. При цьому величина, зворотна загальному опору кола, дорівнює сумі величин, обернених опорам паралельно включених провідників.

Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів в окремих паралельно з'єднаних провідниках:

Напруга на ділянках кола і на кінцях всіх паралельно з'єднаних провідників одна й та ж:

Опір ділянки визначається із рівняння і є сумою провідностей