Постоянный ток
Постоянный электрический ток
§ 4.1 Характеристики электрического тока
Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов.
За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов.
Условия возникновения и существования
электрического тока:
1) наличие в данной среде свободных носителей тока - заряженных частиц, которые могли бы в ней упорядочение перемещаться (электронов, ионов);
2) существование в данной среде внешнего электрического поля, энергия которого должна расходоваться на упорядоченное перемещение электрических зарядов.
Сила тока
Скалярная характеристика электрического т ока.
Силой тока называется скалярная физическая величина численно равная величине заряда, переносимого через рассматриваемую поверхность в единицу времени
где
-
время, за которое через поверхность
переносится заряд
.
Постоянный электрический ток - если сила тока и его направление не изменяются с течением времени
В СИ:
.
Плотность тока
Векторная характеристика электрического тока.
Распределение силы тока по поверхности определяется плотностью тока.
Модуль вектора
плотности
тока численно
равен силе тока I,
проходящего
через единицу
площади
поперечного
сечения проводника, перпендикулярного
направлению тока.
За направление вектора плотности тока j принимается направление вектора скорости упорядоченного движения положительных носителей.
Для постоянного
тока
по всему поперечному сечению S
однородного проводника
В СИ:
Если в единице
объёма содержится
носителей тока и каждый носитель имеет
элементарный заряд
.
- средняя скорость,
которую приобретают носители тока под
действием поля
Тогда за время
через поперечное сечение S
пройдёт n
носителей тока, которые перенесут заряд
.
Сила тока
Плотность тока
§ 4.2 Характеристики электрической цепи сторонние силы
Для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектрического происхождения. Такие устройства называются источниками тока.
Силы неэлектростатического происхождения, действующие на заряды со стороны источников тока, называются сторонними.
Природа сторонних сил может быть различной:
- в гальванических элементах сторонние силы возникают за счет энергии химических реакций между электродами и электролитами;
- в генераторах – за счет механической энергии вращения ротора генератора;
Источник тока в электрической цепи можно сравнить с насосом, перекачивающим жидкость в гидравлической системе.
Электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля под действием создаваемого поля сторонних сил, поэтому на концах цепи поддерживается разность потенциалов и в цепи течет постоянный электрический ток.
Сторонние силы – силы, разделяющие электрические заряды и поддерживающие постоянную разность потенциалов на концах проводника.
Важной характеристикой сторонних сил является работа, которую они совершают над перемещающимися по цепи зарядами.