Характеристики електричного струму
Електричним струмом називають впорядкований (напрямлений) рух електричних зарядів.
Електричний струм має властивість теплової, хімічної і магнітної дії, причому магнітна дія струму проявляється в усіх без винятку провідниках, теплова дія відсутня у надпровідниках, хімічна дія проявляється переважно в електролітах. Кількісно електричний струм характеризується силою струму та густиною електричного струму.
Сила струму І визначається відношенням кількості заряду , який переноситься через переріз провідника, до проміжку часу , за який цей заряд переноситься:
(2.27)
Якщо за будь-які однакові проміжки часу переносяться однакові кількості електричного заряду, такий струм називається постійним. Тоді
(2.28)
Одиниця сили струму (Ампер) в системі СІ є основною одиницею, тобто Тоді з формули (2.28) можна ви-
значити одиницю кількісті електрики (Кулон): це такий заряд, що проходить за 1 с через провідник при силі струму 1 Ампер:
Густина струму - величина, яка дорівнює відношенню сили струму до площі поперечного перерізу провідника dS, через яку цей струм проходить:
(2.29)
У випадку постійного струму
(2.30)
Розмірність густини струму Густина струму - векторна величина; вона має напрямок середньої швидкості V впорядкованого руху позитивних носіїв струму
(2.31)
де п - концентрація вільних носіїв, - заряд одного вільного носія, - елементарний електричний заряд, - ціле число (у випадку електролітів - валентність іона).
Закон Ома.У більшості випадків за сталої температури відношення напруги на кінцях провідника U до величини струму І в ньому є величина стала, тобто
(2.32)
Величину R називають опором провідника. Формула (2.32) виражає закон Ома в інтегральній формі, який був встановлений Г. Омом у 1827 р. Опір однорідного провідника з незмінним перерізом прямопропорційний його довжині / і обернено пропорційний площі поперечного перерізу S, тобто
(2.33)
де - питомий опір. Величину обернену до питомого опору, називають питомою електропровідністю :
Підставивши (2.30), (2.33) в (2.32) і врахувавши (2.11), отримаємо
Оскільки напрямки векторів j та Е збігаються, можна записати:
(2.34)
Рівняння (2.34) виражає закон Ома в диференційній формі: густина струму пропорційна напруженості електричного поля і має однаковий з нею напрям. Закон Ома в такому вигляді встановлює зв'язок між величинами, які відносяться до даної точки провідника (локально), тому він застосовний і до неоднорідних провідників.
Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 725;