Электрический ток. Условия существования электрического тока. Сила тока. Плотность тока. Электродвижущая сила. Напряжение

Движение электрических зарядов из одной точки в другую порождает электрический ток.

Электрический ток – направленное движение положительных заряженных частиц.

Положительно заряженные ядра атомов остаются практически неподвижными, движутся электроны. В металле есть свободные электроны (электроны проводимости), движущиеся со скоростью ≈ 10⁶ м/с.

Рассмотрим элемент проводника длиной l и площадью поперечного сечения S. В отсутствии электрического поля суммарный перенос электронов через единичную площадку отсутствует и электрический ток равен 0. Под действием электрического поля свободные электроны начинают двигаться упорядоченно противоположно направлению тока.

Если за 1 секунду через данную поверхность протекает заряд 1 Кл, это значит, что через нее протекает ток 1 А.

I = Q/t

[ I ] = [ Кл/с ] = [ А ]

Е – напряженность электрического поля;

J – направление тока; •- результирующее движение электронов

Рис.3.

Электродвижущая сила – характеристика любого внешнего воздействия (механического, теплового или химического), приводящего к возникновению электрического тока.

[ ε ] = [ В ]

Распределение электрического тока по сечению проводника характеризуется плотностью тока j=dI/dS, j=I/S=q/Sτ, j – векторная величина, направленная вдоль тока и численно равная количеству электричества, протекающего за единицу времени через единицу площади, ориентированной перпендикулярно току. Зная плотность тока в каждой точке пространства, можно найти силу тока через любую поверхность. Для этого надо воспользоваться: I=∫jdS. Единица плотности тока в СИ: (j)=1А/м².

Условия существования электрического тока в проводнике: наличие свободных электрических зарядов, замкнутая электрическая цепь, наличие в цепи источника ЭДС.

На участке цепи на заряд действует электростатическое поле. Сила, действующая на заряд в электростатическом поле fст=qE, значит результативная сила, действующая в каждой точке участка цепи на заряд q: f=fст+fэл=q(E*+E). Работа, совершенная этой силой под зарядом q на участке цепи 1-2: А₁₂=q∫E*edl+q∫Eedl=qε₁₂+q(φ₁-φ₂). Величина, численно равная работе, совершаемой электростатической и сторонними силами при перемещении положительного единичного заряда, называется падением напряжения на данном участке цепи. Тогда по определению U₁₂= А₁₂/q= ε₁₂+(φ₁-φ₂),

U₁₂=ε₁₂+(φ₁-φ₂)