Глава 10. Постоянный ток

Электродинамика – раздел физики, в котором изучаются процессы и явления, связанные с движением электрических зарядов или заря­женных тел.

Электрическим током называется всякое упорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток, возникающий в проводящих средах в результате движения свободных зарядов под действием электрического поля, созданного в этих средах, называ­ется током проводимости (токи в металлах, полупроводниках, в электролитах) в отличие от конвекционных токов (движущихся за­ряженных макроскопических тел) и токов смещения.

При помещении проводника в электростатическое поле в нем устанавливается равновесное распределение зарядов (Е = 0, φ = const). При упорядоченном движении электрических за­рядов это равновесие нарушается – внутри проводника существует электрическое поле (Е ≠ 0), поверхность проводника не является эквипотенциальной, между разными точками проводника сущест­вует разность потенциалов.

Для появления и существования электрического тока в дан­ной среде необходимо выполнение следующих условий:

1. Наличие в данной среде свободных носителей тока (электронов в металлах и полупроводниках; ионов в электролитах, ионов и электронов в газах);

2. Существование в данной среде внешнего электриче­ского поля. Энергия этого поля расходуется на упорядоченное пе­ремещение зарядов. Для поддержания тока энергия поля должна непрерывно восполняться, т.е. необходим источник электрической энергии – устройство, в котором осуществляется преобразование какого – либо вида энергии в энергию электрического поля.

За направление тока принимают направление движения положительных зарядов.

Для количественной характеристики тока служат две вели­чины: сила тока и плотность тока. Сила тока – это скалярная ве­личина, численно равная отношению заряда dQ, переносимого че­рез рассматриваемую поверхность за время dt, к этому промежутку времени

.

Суммарный заряд (или просто заряд) иногда называют количеством электричества.

Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не изменяются с течением времени. Для постоян­ного тока

.

Единица измерения тока - ампер [А] = Кл/c – основная единица в системе Си.

Плотность тока j – величина, характеризующая распределе­ние электрического тока по сечению проводника

,

j – величина векторная, направленная вдоль тока и численно равная количеству электричества, протекающего через единицу площади за единицу времени (площадка S ориентирована перпендикулярно к направлению тока). Плотность измеряется в А/м².