Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. Для возникновения электрического тока в среде необходимо выполнение двух условий: первое – наличие в веществе среды свободных зарядов, способных перемещаться по всему объему тела под действием сколь угодно малой силы, и второе – наличие действующих на свободные заряды сил, которые могут создать упорядоченное движение зарядов. Тела, обладающие свободными зарядами, принято называть проводниками, а частицы, участвующие в переносе заряда – носителями тока. Эти частицы могут быть как микроскопическими – ионы, электроны, так и макроскопическими – пылинки, капельки жидкости.
Электрический ток, соответствующий движению микроскопических заряженных частиц в твердых, жидких и газообразных проводниках, называется током проводимости.
Источником силы, способной создать упорядоченное движение зарядов, может быть электрическое поле. При внесении проводника в электрическое поле на носители тока будет действовать сила (q – заряд носителя тока, – напряженность электрического поля), которая приведет к их упорядоченному движению.
|
|
Для характеристики электрического тока вводится понятие силы тока. Силой тока I называется скалярная физическая величина, равная количеству заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за единицу времени:
, (2.1)
где dq – заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время dt. Если сила тока не изменяется с течением времени, то ток называется постоянным. В этом случае через любое поперечное сечение проводника за одинаковые промежутки времени t протекает одинаковое количество заряда q. Поэтому сила постоянного тока равна:
. (2.2)
Сила тока I, текущего по участку однородного проводника, удовлетворяет, как показывает опыт, закону Ома:
, (2.3)
где U – напряжения на концах участка проводника, а R – величина, характеризующая данный участок проводника и называемая его сопротивлением. Сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров, материала, из которого он изготовлен, и температуры. Для однородного проводника при постоянной температуре сопротивление может быть рассчитано по формуле
, (2.4)
где r – удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник; l – длина проводника; S – площадь его поперечного сечения.