Некоторые замечания к теоретическому материалу.

Различают 3 вида электрического тока: ток проводимости, ток переноса и ток смещения.

В данном практическом занятии рассматривается первый вид – ток проводимости – на примере электрического тока в металлах (проводниках), образованного направленным движением свободных электронов (электроны проводимости).

Условия возникновения и существования тока:

1) наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно (характеризуются зарядом q ₀, подвижностью b, концентрацией n);

2) наличие электрического поля, энергия которого расходуется на их упорядоченное движение (характеризуется величиной напряженности Е);

3) восполнение энергии электрического поля (осуществляется в источнике тока и характеризуется величиной ЭДС).

Электрический ток можно отнести к явлениям переноса (переносится электрический заряд) и по аналогии охарактеризовать его двумя величинами:

1) интегральной (скалярной) – потоком заряда через поперечное сечение проводника – называемой по традиции силой тока I;

2) локальной (векторной) – плотностью потока заряда или плотностью тока .

Связь между ними выражается формулой

. (5.1)

Сила тока измеряется зарядом, который переносится через поперечное сечение проводника в единицу времени:

, (5.2)

Плотность тока – вектор, направленный в сторону движения положительных зарядов и равный величине заряда, переносимого через единицу поперечного сечения проводника за единицу времени:

, (5.3)

где - средняя скорость упорядоченного движения носителей тока, подвижность которых измеряется средней скоростью направленного движения в поле единичной напряженности.

Произведение в (5.3), стоящее перед , характеризует проводящие свойства проводника, по которому течет ток, и называется удельной электропроводностью материала проводника (вещества):

. (5.4)

Величина, обратная к удельной электропроводности, называется удельным сопротивлением:

. (5.5)

Ток, величина и направление которого не меняются с течением времени, называется постоянным. В этом случае формула (5.2) перепишется в виде

, (5.6)

где q – суммарный заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время D t.

Наглядна аналогия между характеристиками движения материальной точки и величинами, используемыми для описания движения заряженных частиц (см. таблицу 2).

Для поддержания постоянного тока в замкнутой цепи необходимо присутствие сторонних сил (сил не электростатического происхождения). Источник сторонних сил, которые восполняют энергию порождающего ток в проводниках электрического поля, называется источником ЭДС [6]. Количественной характеристикой источника ЭДС служит электродвижущая сила E, измеряемая работой, совершаемой сторонними силами источника по перемещению единичного положительного заряда внутри источника от отрицательного полюса к положительному:

E = . (5.7)

Таблица 2

Движение материальной точки	Движение заряженных частиц
пройденный путь	S	перенесенный заряд	q
скорость движения		сила тока
путь и скорость при равномерном движении	,	заряд и сила тока в случае постоянного электрического тока	,
ускорение как скорость изменения скорости		скорость изменения силы тока
закон изменения скорости при равноускоренном движении		закон равномерного изменения тока
Путь при равноускоренном движении		заряд при равномерном изменении тока

За направление ЭДС принимается направление, в котором внутри источника перемещаются положительные заряды (т.е. от отрицательного полюса к положительному). Кроме того, по отношению к протекающему в замкнутой цепи току источник ЭДС характеризуется наличием некоторого внутреннего сопротивления r.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: