Электрический ток. Сила и плотность тока

В электродинамике – разделе учения об электричестве, в котором рассматриваются явления и процессы обусловленные движением электрических зарядов или макроскопических заряженных тел, - важнейшим понятием является понятие электрического тока. Электрическим током называется любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов.

Если в проводнике поддерживать внешнее электрическое поле

, то в нем свободные электрические заряды начнут перемещаться: положительные – по полю, отрицательные – против поля (рис.1), то есть в проводнике возникает электрический ток, называемый током проводимости.

Рис. 1.

Для возникновения и существования электрического тока необходимо:

1). Наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно,

2). Наличие электрического поля, энергия которого каким-либо образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока - скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени. Ток, сила и направление которого не изменяются со временем, называется постоянным. Для постоянного тока

где - электрический заряд, проходящий за время через поперечное сечение проводника. Единица силы тока – Ампер (А)

Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока:

Плотность тока – вектор, ориентированный по направлению тока, то есть направление вектора совпадает с направлением упорядоченного движения положительных зарядов. Единица плотности тока – А/м².

Выразим силу и плотность тока через скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике. Если концентрация носителей тока равна и каждый носитель имеет заряд (что не обязательно для ионов), то за время через поперечное сечение переносится заряд . Сила тока равна