V Лекция

ЗАКОН КУЛОНА

Сила электростатического взаимодействия между точечными зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна

квадрату расстояния между ними.

ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ТОКА

Электрический ток представляет собой упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц, поэтому для его существования необходимо выполнение двух условий:

1. Наличие свободных носителей заряда (т.е электронов и/или ионов).

Это означает, что электрическая цепь должна быть замкнутой: при размыкании возникает участок, где свободные заряды отсутствуют.

2. На заряженные частицы должны действовать силы, вызывающие их упорядоченное движение (важное исключение – сверхпроводники: для них это условие не выполняется).

За направление электрического тока принято направление упорядоченного движения положительно заряженных частиц (в металлах свободные электроны движутся в направлении, противоположном направлению тока).

СИЛА ТОКА. ПЛОТНОСТЬ ТОКА

СТОРОННИЕ СИЛЫ

Для существования постоянного тока необходимо, чтобы на заряженные частицы помимо кулоновских сил действовали какие-то непотенциальные силы, совершающие работу при перемещении заряда по замкнутой цепи. Такие силы называют сторонними.

Сторонние силы действуют во всех источниках тока (гальванических элементах, аккумуляторах, генераторах). Они могут быть обусловлены химическими, тепловыми, магнитными явлениями. Внутри источника тока свободные заряды движутся под действием сторонних сил против кулоновских сил. В результате поддерживается разность потенциалов между полюсами источника и, следовательно, ток во внешней цепи (источник тока не создает заряды на полюсах, а разделяет заряды).

ЭДС И НАПРЯЖЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

МЕТАЛЛЫ

При образовании кристаллической решетки валентные электроны каждого атома

"обобществляются", т.е. могут свободно перемещаться в пределах данного кристаллического тела. Сопротивление металлов обусловлено дефектами решетки и тепловыми колебаниями ионов (поэтому оно растет при нагревании). У ряда металлов и сплавов при охлаждении ниже некоторой критической температуры возникает сверхпроводимость: сопротивление становится равным нулю.

ЭЛЕКТРОЛИТЫ

В растворах солей, щелочей, кислот постоянно происходит распад молекул на ионы (электролитическая диссоциация). При сближении положительных и отрицательных ионов может происходить обратный процесс (рекомбинация). Между этими процессами устанавливается динамическое равновесие при определенной степени диссоциации. Количество образовавшихся ионов при нагревании увеличивается, вследствие чего сопротивление электролита уменьшается.

ПЛАЗМА

Представляет собой частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы (т.е. электрически нейтральный). Плазму называют четвертым состоянием вещества (наряду с твердым, жидким и газообразным).

Плазма с температурой до 10⁵ К считается холодной (газоразрядная плазма, ионосфера, межзвездная среда), плазма с температурой 10⁶ К и выше – горячей (звезды). Каждая заряженная частица в плазме взаимодействует с большим количеством других заряженных частиц, потому что кулоновские силы медленно убывают с увеличением расстояния. По этой причине плазма очень чувствительна к действию электрического и магнитного полей. Носителями электрического заряда в плазме являются электроны и ионы.