Постоянный электрический ток Электрический ток и условия для его возникновения и существования

Электрический ток – любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов.

Ток проводимости – упорядоченное движение в веществе или вакууме свободных заряженных частиц – носителей тока.

Конвекционный ток – упорядоченное движение электрических зарядов, осуществляемое перемещением в пространстве заряженного макроскопического тела.

Условия для возникновения и существования электрического тока

Необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно, а с другой – наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение.

Постоянный ток – ток, сила и направление которого не изменяются со временем.

Сила тока – скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени.

, А (амперах).

Плотность тока – физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока.

, А/м²

Связь плотности тока со скоростью упорядоченного движения зарядов в проводнике

Плотность тока – вектор, его направление совпадает с направлением скорости упорядоченного движения носителей тока.

Сила тока – поток вектора : .

Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение Источник электродвижущей силы (эдс) (источник напряжения)

Источник ЭДС - устройства, способные создавать и поддерживать в цепи разность потенциалов за счет работы сил неэлектрического происхождения.

Сторонние силы – силы неэлектрического происхождения, действующие на заряды со стороны источников ЭДС.

Природа сторонних сил может быть различной. Например, в гальванических элементах они возникают за счет энергии химических реакций между электродами и электролитами; в генераторе – за счет механической энергии вращения ротора генератора и т.п. Роль источника ЭДС в электрической цепи такая же, как роль насоса для перекачивания жидкости в гидравлической системе.

Под действием создаваемого поля сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника ЭДС против сил электростатического поля.

Благодаря этому на концах цепи поддерживается разность потенциалов и в цепи течет постоянный электрический ток.

Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов.

Электродвижущая сила

ЭДС, действующая в цепи – физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Ƹ = .

ЭДС как циркуляция вектора напряженности сторонних сил

Ƹ =

ЭДС на участке 1-2

Ƹ₁₂ =

Напряжение

Результирующая сила, действующая на заряд Q₀

,

где - сторонние силы; - силы электростатического поля; - напряженность поля сторонних сил; - напряженность электрического поля.

Работа результирующей силы на участке 1-2

или

Ƹ₁₂ +

Напряжение на участке 1-2 – физическая величина, определяемая работой, совершаемой суммарным полем электростатических (кулоновских) и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда на данном участке цепи.

Напряжение на участке 1-2, содержащем источник ЭДС, равно сумме ЭДС источника и разности потенциалов на этом участке. Ƹ₁₂ .

Напряжение – обобщенное понятие разности потенциалов: напряжение на концах участка цепи равно разности потенциалов в том случае, если участок не содержит источника тока, т.е. сторонние силы отсутствуют.