Тема 3.2. Постоянный электрический ток.Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил.

За направление тока выбрано направление движения положительно заряженных частиц.

Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени.

Электрический ток проводимости. Для получения электрического тока в проводнике помимо заряженных частиц (носителей электрического заряда) необходимо создать электрическое поле внутри проводника, т.е. разность потенциалов на концах проводника Электри́ческаяпроводи́мость (электропроводность, проводимость) — это способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению.

Сила и плотность тока. Сила тока равна величине заряда, проходящего в единицу времени через поперечное сечение проводника: Сила тока обозначается и в СИ измеряется в амперах (A). , где dq – заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время dt.

Плотность тока равна величине заряда, проходящего в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную линиям тока. Плотность тока обозначается и в СИ измеряется в амперах деленных на квадратный метр (А/м²). Вектор направлен по касательной к линии тока в каждой точке. Направление вектора плотности тока совпадает с направлением упорядоченного движения положительно заряженных частиц. . Здесь: е – заряд носителя тока, например, электрона; n – концентрация носителей, т.е. число их в единице объёма проводника; - скорость направленного (упорядоченного) движения носителей заряда.

Связь между силой тока и плотностью тока можно выразить в интегральной форме . Это значит, что сила тока – это поток вектора через поверхность любого сечения проводника S, j_n – проекция вектора на нормаль к этому сечению. В дифференциальной форме связь и : , где dS – площадь сечения, перпендикулярного направлению движения носителей заряда.

Сопротивление проводников- некоторая способность материалов (точнее, веществ из которых и сделан сам проводник) противодействовать движению заряженных частиц внутри этого проводника. при этом противодействии происходит некоторое преобразование электрической энергии в иной её вид (в основном, электроэнергия преобразуется в тепло). Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как R — сопротивление;

U — разность электрических потенциалов на концах проводника;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов.

Сопротивление проводника при прочих равных условиях зависит от его геометрии и от удельного электрического сопротивления материала, из которого он состоит. Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины, сечения и вычисляется по формуле:

где ρ — удельное сопротивление вещества проводника, l — длина проводника, а S — площадь сечения. Сопротивление однородного проводника также зависит от температуры.

Разность потенциалов, ЭДС, напряжение.Разность потенциалов — это скалярная физическая величина, численно равная отношению работы сил поля по перемещению заряда между данными точками поля к этому заряду. .

ЭДС-скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре ЭДС равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

ЭДС можно выразить через напряжённость электрического поля сторонних сил ( ). В замкнутом контуре ( ) тогда ЭДС будет равна: , где  — элемент длины контура.