Тема: Постоянный электрический ток

Любой заряд может служить источником электрического поля. Данное поле в каждой точке можно характеризовать как величиной напряженности, так и величиной потенциала. Если поместить в данное поле любой заряд, на него начнёт действовать сила Кулона, которая по второму закону Ньютона приводит наш выбранный заряд в движение.

Таким образом, любой заряд в ненулевом электрическом поле будет двигаться. Источником поля в реальных системах могут быть другие заряды и системы зарядов (конденсаторы любой формы), источники тока и напряжения, классически, наша обычная сеть (розетка).

А теперь представим, что в таком поле присутствует не один, а множество одинаковых по модулю зарядов. Все они в едином порыве устремятся в одну сторону, такое однонаправленное движение зарядов и назовём электрическим током. Таким образом, электрический ток – всякое упорядоченное движение электрических зарядов в пространстве.

Большинство задач физики рассматривает ток как движение электронов. Пока возьмём в качестве дано тот факт, что в проводниках (телах, хорошо проводящих ток) существует огромное количество свободных электронов, которые, при наличии внешнего электрического поля, приходят в направленное движение, образуя электрический ток.

Для описания электрического тока (большой он или маленький) вводят понятие силы тока. Представим себе цилиндрический провод (в принципе, любой провод, по которому течёт ток, является цилиндрическим). На пути потока движущихся частиц (в нашем случае, электронов) поставим мысленную площадку перпендикулярно направлению движения зарядов. Представим себе, что на этой площадке находится маленький прибор, который может сосчитать количество зарядов, которые прошли через площадку. Тогда заряд, прошедший через площадку:

(1)

§ где

§ — заряд, прошедший через площадку.

§ — количество зарядов, прошедших через площадку,

§ Кл — заряд одного носителя (в нашем случае, электрона).

Наконец, введём понятие силы тока:

(2)

§ где

§ — сила тока,

§ — время наблюдения, т.е. время прохождения заряда через площадку.

В случае, если наблюдение происходит в различные моменты времени и в различные промежутки времени, то значение силы тока может меняться, а может и нет. Тогда постоянный электрический ток – ток, сила и направление которого остаётся неизменным с течением времени.

Размерность тока: (Ампер). Исходя из (2), размерность силы тока: Кл/с.

Примеры решения задач:

Задача1.

Металлический шарик имеет избыточных электронов. Определите, чему равен его заряд.

Дано:

Найти:
—?

Решение

Думаем: заряд шарика образуется благодаря наличию на нём избыточных электронов. Тогда общий заряд можно найти зная количество избыточных электронов: