Электрического тока

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц. В металлах ток создается движением свободных электронов, в электролитах - ионов, в газах - ионов и электронов.

Электрический ток возникает, если в проводнике создано электрическое поле, со стороны которого на каждый свободный заряд действует сила, направленная вдоль линий вектора напряженности.

Для создания электрического поля к концам проводника надо приложить разность потенциалов (рис. 53.1). При этом вдоль всего проводника происходит изменение потенциала. Поэтому поверхность проводника с током не является эквипотенциальной и вектор напряженности по отношению к ней направлен под некоторым углом a.

Направленное движение зарядов вызывается электрическим полем, напряженность которого направлена вдоль проводника от большего потенциала к меньшему (рис. 53.1). Под действием этого поля положительные заряды перемещаются по полю (вдоль вектора ), отрицательные - против поля (против вектора ). Полный ток определяется как сумма токов, образованных носителями каждого знака. Независимо от знака носителей зарядов за направление тока условно принято направление движения положительных зарядов.

Если падение потенциала вдоль проводника происходит постепенно, без скачков, то участок цепи называется однородным.

Силой тока называется скалярная величина, равная отношению заряда, протекающего через поперечное сечение проводника за некоторый интервал времени, к этому интервалу.

Для постоянного тока, т. е. тока, не изменяющегося со временем, справедлива формула

. (53.1)

В общем случае сила тока вычисляется как производная от заряда по времени:

. (53.2)

Если в проводнике имеются свободные заряды обоих знаков, то

. (53.3)

Единица силы тока - ампер (А).

Плотностью тока называется векторная величина, значение которой равно отношению силы тока, протекающего через элементарную площадку, перпендикулярную направлению движения зарядов, к ее площади:

. (53.4)

Единица плотности тока - ампер на метр в квадрате ( ). Вектор плотности тока совпадает с вектором скорости положительных электрических зарядов.

По значению плотности тока на основании формулы (53.4) можно определить силу тока через элементарную поверхность dS:

,(53.5)

где - проекция вектора на нормаль к площадке dS.

Тогда сила тока через любую поверхность S будет равна

. (53.6)