Электромагнетизм. Постоянный ток и его законы. Магнитное поле в вакууме и в веществе. Барсуков В.И. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
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 распределение зарядов в про-
воднике нарушается и касательная составляющая вектора напряженности отлична от нуля, т.е.
0≠
τ
E и потенциалы в раз-
ных его точках различны:
.......
21 n
ϕ≠
≠
ϕ≠ϕ
Необходимыми условиями существования тока проводимости является наличие носителей заряда и электростатическо-
го поля.
Носителями зарядов могут быть свободные электроны, ионы, электроны проводимости, дырки и др. Для создания элек-
трического поля необходимы источники электрической энергии.
Направление движения положительных зарядов в проводнике определяет направление тока, а их количество – силу то-
ка.
Сила тока – скалярная физическая величина I, равная отношению заряда dq, переносимого при электрическом токе
сквозь рассматриваемую поверхность S за малый промежуток времени, к длительности dt этого промежутка
.
d
t
dq
I =
(1.1)
Если направление и величина тока с течением времени не меняются, то ток называется постоянным. Для этого необхо-
димо, чтобы везде
.const=E В противном случае ток будет называться переменным.
Широкое распространение получил переменный ток, изменяющийся по закону синуса или косинуса, например
),sin(
00
ϕ
+
ω
=
tII
где
0
I – 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 векто-
ра плотности тока
.j
r
Плотностью электрического тока проводимости называется вектор
j
r
, совпадающий с направлением электрического
тока в рассматриваемой точке и численно равен отношению силы тока
dI сквозь малый элемент поверхности, расположен-
ный перпендикулярно к направлению тока, к площади
⊥
dS этого элемента
.n
d
S
dI
j
r
r
=
(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
(1.3)
Для постоянного тока
const=
n
j и .SjI
n
=
Если поверхность, сквозь которую течет ток, замкнута, то поток вектора
j
r
через эту поверхность равен убыли заряда,
т.е.
.
dt
dq
ISdj
S
−==
∫
r
r
Для постоянного тока
const=q
и
0=
∫
S
Sdj
r
r
, (1.4)
последние выражение получило название уравнение неразрывности тока.
ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
2. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ
От чего зависит величина тока проводимости?
Немецкий физик Ом проводил эксперименты с различными проводниками, помещенными в различные электрические
поля, и в 1826 г. установил закон
,)(
21
GUGI =
ϕ
−
ϕ
=
(2.1)
где
−G проводимость проводника; −= R
G
1
его сопротивление; U
=
ϕ
−
ϕ
)(
21
– разность потенциалов на концах проводника
или падение напряжения на нем.
Сопротивление проводников зависит от их формы и размеров, химического состава и физического состояния (t°, p и
др.). При однородном химическом составе
const,const
− St сопротивление проводника определяется как

Страницы