5

24. Електричний струм, умови його існування. Сила та густина струму.

Електричний струм, умови його існування

1. Приклади явища. Електричний заряд може переходити від тіла, яке має більший потенціал до тіла з меншим потенціалом. Під переходом заряду слід розуміти рух заряджених частинок.

2. Визначення. Електричний струм - це впорядкований рух заряджених частинок, який супроводжується переносом електричної енергії.

Розрізняють декілька видів електричного струму: струм провідності, струм у вакуумі, конвекційний струм, дифузний струм, струм зміщення.

Розглянемо струм провідності. Він виникає в провідних середовищах як впорядкований рух вільних зарядів під дією електричного поля, створеного в цих середовищах.

Визначення. Струм провідності - це впорядкований рух заряджених мікрочастинок в макротілі.

3. Умови виникнення струму провідності. а) Наявність вільних носіїв зарядів (зарядів які можуть вільно рухатися). б) Наявність стаціонарного електричного поля.

4. ..............................................

5. Електричний струм має напрямок. Відомий американський вчений і політичний діяч Б. Франклін запропонував за напрямок електричного струму вибрати напрямок руху позитивно заряджених частинок від точок з високим потенціалом до точок з більш низьким потенціалом (Рисунок 3.1).

Всі електропровідні середовища (провідники) ділять на дві групи: провідники першого роду, в яких електричний струм не викликає хімічного впливу (метали, вугілля) в них, струм проводять валентні електрони і провідники другого роду, які під дією струму відчувають хімічних перетворень (електроліти) . В електролітах струм проводять позитивні і негативні іони речовини.

Сила струму І (ф.в.)

1. Сила струму - це кількісна характеристика електричного струму.

2. Визначення. Сила струму - це фізична величина, яка чисельно дорівнює відношенню заряду, що проходить через переріз провідника, до часу проходження заряду.

3. Сила струму - це скалярна величина, але вважають, що вона напрямлена від «+» до «-».

4. I=Δq/Δt

5. [І]= А.

6. 1 Ампер - це сила струму, при проходженні якого через два паралельні провідники, які мають довжину по 1 м, і розташовані на відстані 1 м один від одного, взаємодіють між собою з силою 2∙10^-7 Н. (Рисунок 3.2)

7. Прилад для вимірювання - амперметр.

Густина струму J (ф.в.)

1. Густина струму - це характеристика електричного струму.

2. Визначення. Густина струму - це фізична величина, яка дорівнює відношенню сили струму у провіднику до площі перерізу провідника.

3. Густина струму - це векторна величина, напрямок якої збігається з напрямком руху додатних частинок у провіднику.

4. де dІ – струм через елементарну площу dS.

5. [J] = А/м²

25. Електричний опір. Закон Ома для ділянки кола в інтегральній та диференціальній формах.

Електричний опір R (ф.в.)

1. Електричний опір - це характеристика властивостей провідника.

2. Визначення. Електричний опір - це здатність провідника протидіяти електричному струму.

3. Електричний опір - це скалярна величина.

4. , де r_ел - питомий опір провідника, l – довжина провідника, S – площа перерізу провідника (Рис. 3.3).

5. [R] = Ом.

6. 1 Ом - це опір провідника, у якому при напрузі 1 Вольт виникає сила струму 1 Ампер.

7. Електричний опір вимірюють за допомогою омметра.

Зверніть увагу! Термін "електричний опір" часто застосовують для позначення елемента, що включається в електричний ланцюг з метою обмеження чи регулювання струму. Регульовані електричні опори називають реостатами, - нерегульовані електричні опори, що включаються послідовно з приймачами струму - додатковими опорами, а включені паралельно - шунтами.

Питомий опір r (ф.в.)

1. Питомий опір - це характеристика електричних властивостей речовини.

2. Визначення. Питомий опір - це опір провідника довжиною 1м і площею перерізу 1 м².

3. Питомий опір - це скалярна величина.

4. Питомий опір - це таблична величина.

5. [ρ] = Ом∙м

Закон Ома для ділянки кола в інтегральній формі

1. Закон Ома для ділянки кола зв’язує між собою усі характеристики електричного кола.

2. Визначення. Сила струму в ділянці кола пропорційна напрузі на кінцях ділянки кола і обернено пропорційна опору цієї ділянки.

3. I=U/R

4. Закон застосовують тільки для тих ділянок електричного кола де відсутні джерела електричного струму.

Закон Ома для ділянки кола в диференціальній формі

1. Закон Ома в диференціальній формі виражає силу струму в довільній точці провідника залежно від його властивостей і електричного стану.

2. Визначення. Густина струму прямо пропорційна напруженості електричного поля всередині провідника.

3. - де Е - напруженість електричного поля всередині провідника.

4. Закон Ома в диференціальній формі справедливий для будь-якого провідника.