Квазистационарный ток

Если напряжение на концах цепи меняется по гармониче­скому закону, то напряженность электрического поля внутри проводников, созданного поверхностными зарядами, будет также меняться гармонически. Эти гармонические изменения напряженности поля вызовут гармонические колебания ско­рости упорядоченного движения заряженных частиц и, следо­вательно, гармонические колебания силы тока.

Правда, при изменении напряжения на концах цепи элект­рическое поле не меняется мгновенно во всей цепи. Измене­ния поля распространяются хотя и с очень большой, но не бес­конечно большой скоростью.

Однако, если время распространения изменения поля в це­пи много меньше периода Т колебаний напряжения, можно считать, что электрическое поле во всей цепи сразу же меня­ется при изменении напряжения на концах цепи. При этом сила тока в данный момент времени имеет практически одно и то же значение во всех сечениях неразветвленной цепи.

Такой медленно меняющийся переменный ток называется квазистационарным. Если длина цепи l, то время рас­пространения изменений электрического поля от одного конца цепи до другого определяется величиной l/c, где с = 3×10⁸ м/с – скорость распространения электромагнитных взаимодействий (скорость света). Для переменного тока с периодом Т условие квазистационарности запишется так:

. (16.3)

Период электрических колебаний квазистационарного тока должен быть много больше времени распространения в цепи электромагнитных возмущений. При частоте n = 50 Гц дли­на цепи должна быть много меньше расстояния: l << 6000 км.

Если же мы хотим учесть эффект «запаздывания» при установлении силы тока в цепи, то необходимо рассматривать силу тока как величину, зависящую не только от времени, но и от координаты х:

, (16.4)

где n – частота колебаний, а с – скорость света.

СТОП! Решите самостоятельно: В6.