Физика. Электричество и магнетизм. Барсуков В.И - 74 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

2. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
2.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ
Под
электрическим током
понимают упорядоченное движение заряженных частиц или заряженных
макроскопических тел. При этом различают токи проводимости и конвекционные токи.
Токи проводимости возникают под действием электрического поля, когда равновесное распределе-
ние зарядов в проводнике нарушается и касательная составляющая вектора напряжённости отлична от
нуля, т.е.
0≠
τ
E
и потенциалы в разных его точках различны:
.......
21
n
ϕ≠≠ϕ≠ϕ
Необходимыми условиями существования тока проводимости является наличие носителей заряда и
электростатического поля.
Носителями зарядов могут быть свободные электроны, ионы, электроны проводимости, дырки и др.
Для создания электрического поля необходимы источники электрической энергии.
Направление движения положительных зарядов в проводнике определяет направление тока, а их
количество – силу тока.
Сила тока
– скалярная физическая величина
I
, равная отношению заряда
dq
, переносимого при
электрическом токе сквозь рассматриваемую поверхность
S
за малый промежуток времени, к длитель-
ности
dt
этого промежутка
dt
dq
I
=
. (2.1.1)
Если направление и величина тока с течением времени не меняются, то ток называется постоянным.
Для этого необходимо, чтобы везде
const.
=
E
В противном случае ток будет называться переменным.
Широкое распространение получил переменный ток, изменяющийся по закону синуса или косину-
са, например
(
)
00
sin ϕ+ω=
tII
,
где
I
0
– амплитуда тока;
T
π
=ω
2
– круговая (циклическая) частота;
0
ϕ+ω
t
– фаза;
0
ϕ
– начальная фаза.
Для характеристики направления электрического тока и распределения силы тока по поверхности
вводится понятие вектора плотности тока
.
j
r
Плотностью электрического тока
проводимости называется вектор
j
r
, совпадающий с направлени-
ем электрического тока в рассматриваемой точке и численно равен отношению силы тока
dI
сквозь ма-
лый элемент поверхности, расположенный перпендикулярно к направлению тока, к площади
⊥
dS
этого
элемента
n
dS
dI
j
r
r
=
. (2.1.2)
Тогда величину элементарного тока через эту площадку можно определить как
,cos
SdjdSjjdSjdSdI
n
r
r
==α==
⊥
где
dSnSd
r
r
=
.
Среднее значение тока через проводник будет
∫∫∫
===
S
n
SS
dSjSdjdII
r
r
. (2.1.3)
Для постоянного тока
const=
n
j
и
SjI
n
=
.
Если поверхность, сквозь которую течёт ток, замкнута, то поток вектора
j
r
через эту поверхность
равен убыли заряда, т.е.
dt
dq
ISdj
S
−==
∫
r
r
.

Страницы