17. Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. Различают 2 вида эл. токов: токи проводимости и конвекционные токи. Эл.током проводимости называется упорядоченное движение в веществе или вакууме свободных заряженных частиц – носителей тока. (Пример: эл.токи в металлах, электролитах, ионизованных газах, плазме, полупроводниках, пучки электронов или ионов в вакууме).Конвекционным эл. током (эл.током переноса) называется эл. ток, осуществляемый движением в пространстве заряженного макроскопического тела. (Пример: движущаяся заряженная лента электростатического генератора, изготовленная из диэлетрич. материала). За направление эл. тока принимают направление движения положительных зарядов, образующих этот ток. Если движутся отриц. заряды, то направление считается противоположным направлению движения отриц. зарядов.

Силой тока называется скалярная физическая величина I, равная отношению заряда dq, переносимого при эл. токе сквозь рассматриваемую поверхность S за малый промежуток времени, к длительности dt этого промежутка: I=dq/dt.

В случае тока проводимости в какой-либо эл. цепи под поверхностью S понимают поперечное сечение проводника.

Эл. ток называется постоянным, если его направление и сила тока не изменяются с течением времени. Для постоянного тока: I=q/t.q - заряд, переносимый сквозь рассматриваемую поверхность за конечный промежуток времени t.

Эл. ток, изменяющийся с течением времени, называется переменным эл. током. Эл. ток называется периодическим, если его значения повторяются через равные промежутки времени.Наименьший промежуток времени Т, по истечении которого происходит это повторение, называется периодом. В электротехнике получил очень широкое распространение синусоидальный эл. ток – периодический переменный эл. ток, являющийся синусоидальной функцией времени. Мгновенное значение силы синусоид. тока, т.е. его значение в момент времени t: _{( -максим.возможное значение I, называемое амплитудой тока; - круговая(угловая) частота тока; - фаза тока; - начальная фаза.}

_{Периодический переменный эл. ток, направление которого не изменяется, называется пульсирующим. Такой ток получается, напр., при выпрямлении синусоид. тока с помощью лампового или полупровод. выпрямителя.}

_{Плотностью эл. тока проводимости называется вектор j, совпадающий с направлением эл. тока в рассматриваемой точке и численно равный отношению силы тока dI сквозь малый элемент поверхности, ортогональный направлению тока, к площади этого элемента:} .

Если малый элемент поверхности площадью dS расположен так, что нормаль n к этому элементу составляет с вектором плотности тока угол , то сила тока сквозь участок поверхности dS равна:

.

Где dS=ndS – вектор малого элемента поверхности, n – единичный вектор нормали. Из этого следует, что сила эл. тока через произвольную поверхность S равна потоку через эту поверхность вектора плотности тока: , - проекция плотности тока на нормаль n.

Для постоянного тока в однородном проводнике с поперечным сечением S сила тока(т.к.плотность тока одинакова по всему поперечному сечению S однородного проводника): .

Плотности постоянного тока в различных поперечных сечениях 1 и 2 цепи обратно пропорциональны площадям и этих сечений:

.

Уравнение неразрывности (в случае постоянного тока заряд q=const) и .

21. Магнитная индукция. Сила Лоренца.

Сила Лоренца – это сила, действующая на движущийся точечный электрический заряд во внешнем магнитном поле.

Если на движущуюся частицу с электрическим зарядом q одновременно действуют и магнитное, и электрическое поля, то результирующая сила F, называемая силой Лоренца, равна сумме двух составляющих – электрической и магнитной: , Е – напряженность.

Иногда под силой Лоренца понимают только магнитную составляющую F.

Направление силы Лоренца можно определить по правилу левой руки: Если расположить левую ладонь руки так, чтобы 4 вытянутых пальца указывали направление движения заряда, а вектор магнитной индукции входил в ладонь, то отставленный большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительный заряд (если заряд отрицательный – то сила Лоренца направлена в противоположную сторону).

Модуль силы Лоренца определяется из закона Ампера: , - угол между векторами скорости и индукции магнитного поля.

Поскольку С. Л. Перпендикулярна направлению движения частицы, то она не может изменить её скорость, а только искривить траекторию.

Магнитная индукция (В) – это векторная физическая величина, характеризующая магнитное поле.

За направление вектора магнитной индукции принимают:

1) Направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле или

2) Направление положительной нормали к замкнутому контуру с током на гибком подвесе, свободно устанавливающемся в магнитном поле. Положительной считается нормаль, направленная в сторону перемещения острия буравчика, рукоятку которого вращают по направлению тока в рамке.

Направления 1) и 2) совпадают – установлено Ампером.

По определению, модуль вектора В равен .

Итак, магнитная индукция численно равна отношению силы, действующей на заряженную частицу со стороны магнитного поля, к произведению абсолютного значения заряда и скорости частицы, если направление скорости частицы такого, что эта сила максимальна. Вектор В направлен перпендикулярно вектору силы , действующей на положительно заряженную частицу (q>0), и вектору скорости v частицы так, что из конца вектора В вращение по кратчайшему расстоянию от направления силы к направлению скорости v видно происходящим против часовой стрелки.

Магнитная индукция (равна отношению максимальной силы, действующей на проводник с током, к длине проводника и силе тока в проводнике, помещенном в эту точку.

Магнитное поле называется однородным, если во всех его точках векторы магнитной индукции одинаковы по модулю и по направлению. В противном случае – неоднородное поле.

Для графического изображения стационарного, т.е. не изменяющегося во времени, магнитного поля пользуются методом линий магнитной индукции.

Может быть легко получено с помощью железных стружек, насыпанных на картон.

Линиями магнитной индукции (магнитными силовыми линиями) называются линии, касательные к которым в любой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции в этой точке поля.

Если вращать рукоятку буравчика так, чтобы поступательное движение острия буравчика указывало направление тока, то направление вращения рукоятки буравчика укажет направление силовых линий магнитного поля тока (правило буравчика).

1-ое правило правой руки: Если охватить проводник правой рукой, направив отогнутый большой палец по направлению тока, то кончики остальных пальцев в каждой точке покажут направление вектора индукции в этой точке.