ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ток

Электрический ток — эго упорядоченное движение электрических зарядов.

Для того чтобы свободные заряды двигались в среде упорядоченно, необходимо либо наличие электрического поля, либо какое-либо поле неэлектростатических сил.

Если свободные заряды движутся упорядоченно в электрическом поле, то причиной, вызывающей электрический ток, являются кулоновские силы.

Если же свободные заряды движутся упорядоченно без электрического поля, то причиной, вызывающей электрический ток, являются силы, называемые сторонними (например, магнитные силы в генераторе электрического тока). Причём, если электрическое поле характеризуют напряжённостью Е, то поле сторонних сил — так называемой напряженностью поля сторонних сил Е*.

Количественной характеристикой электрического тока является сила тока / - это величина, равная отношению заряда dq, переносимого через поверхность за время dt, ко времени dt:

Сила тока, как это видно из определения, скалярная величина.

В СИ единицей измерения силы тока является ампер (Кл/с = А).

Электрический ток может быть обусловлен направленным движением как положительных, так и отрицательных зарядов. Причём, если ток создаётся одновременным движением положительных зарядов dq~ (они движутся, но полю) и отрицательных зарядов dq~ (они движутся.

_ч dq dq

против электрического поля), то / =-±.

dt dt

Электрический ток имеет направление — это условная характеристика.

Направлением тока принято считать направление движения положительных зарядов (если ток создают отрицательные заряды, то направление тока противоположно направлению их движения).

В общем случае величина отношения dqldt может меняться со временем; если же dqldt =const, то ток называют постоянным и тогда можно считать I = qlt.

Величина отношения dqldt может зависеть не только от времени, но и от координаты: в разных точках сечения проводника оно может быть разным. Поэтому для характеристики электрического тока используют дифференциальную характеристику, именуемую плотность dl

тока j: j =-n, где n — единичный вектор, параллельный скорости.

dS ±

направленного движения положительных зарядов; dS±_ - площадь элементарной поверхности, перпендикулярной скорости направленного движения зарядов.

Плотность тока измеряется в амперах на квадратный метр (А/м"). Сила тока и плотность тока связаны между собой: / = JjiuAS =.

= J jd$ .

S

Последнее выражение можно прочесть и так: сила тока через поверхность S равна потоку вектора плотности тока j через эту поверхность.

Протекание электрического тока не вызывает накопления заряда в проводнике. Это означает, что если в некоторый объём проводника вошёл заряд dq, то такой же заряд должен выйти из этого объёма.

В математической форме последнее утверждение имеет следующий вид: J j dS = 0 .

Найдём связь плотности тока со средней скоростью упорядоченного движения зарядов в проводнике. Для этого выберем единичную поверхность, перпендикулярную скорости упорядоченного движения зарядов. За единицу времени через неё пройдёт /? v положительных зарядов и /iv отрицательных зарядов (здесь п п" - концентрации положительных и отрицательных зарядов соответственно, V, V" - скорости упорядоченного движения зарядов). Тогда плотность тока

В отсутствие электрического поля свободные носители заряда движутся хаотически. Это движение не даёт вклада в j, так как средняя скорость хаотического движения равна нулю.