- •Лекция №7 Постоянный электрический ток
- •Вопрос №1. Ток проводимости и конвекционный ток. Сила тока. Источники тока
- •Плотность тока
- •Вопрос №2. Стороннее поле. Напряжение и эдс
- •Потенциал
- •Напряжение.
- •Вопрос №3. Закон Ома для однородного участка цепи
- •Сопротивление
- •Закон Ома в дифференциальной форме.
- •Вопрос №4. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для полной цепи.
- •Вопрос №5. Закон Джоуля – Ленца
- •Вопрос №6. Правила Кирхгофа
- •Вопрос №7. Закон Видемана-Франца
- •Вопрос №8. Основы электронной теории проводимости металлов Друде – Лоренца
Лекция №7 Постоянный электрический ток
План лекции:
Электрический ток, его характеристики и условия существования. Ток проводимости и конвекционный ток. Сила тока. Источники тока.
Э.Д.С. Разность потенциалов и напряжение. Сопротивление проводников.
Закон Ома для однородного и неоднородного участков электрической цепи.
Закон Ома для полной цепи.
Закон Джоуля–Ленца.
Расчет разветвленных электрических цепей. Правила Кирхгофа.
Плотность тока. Подвижность носителей зарядов.
Ток проводимости в металлах. Основы классической электронной теории электропроводности металлов.
Закон Ома в дифференциальной форме.
Закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме.
Закон Видемана – Франца.
Вопрос №1. Ток проводимости и конвекционный ток. Сила тока. Источники тока
В курсе физики средней школы электрический ток определяли как упорядоченное движение свободных носителей электрических зарядов в проводниках. Такой ток называется током проводимости.
Если возникновение тока обусловлено движением в пространстве макроскопических заряженных тел (пылинок, капель жидкости) или даже одного заряженного тела, то он называется конвекционным. Конвекция (от лат. convectio) – перенесение, перемещение.
Кроме токов проводимости и конвекционных токов к электрическим токам относят направленное движение электрических зарядов в газах, а также в различных электровакуумных приборах.
Для появления и существования тока проводимости в проводящей среде должно быть создано электрическое поле Е. Под действием электрической силы F = qE свободные заряды, участвующие в хаотическом тепловом движении, приобретают некоторое упорядоченное направленное движение со средней скоростью и, называемой скоростью электрического дрейфа зарядов.
Электрический ток характеризуется силой тока I. Сила тока I= dq/dt численно равна отношению заряда dq, переносимого через поперечное (перпендикулярное) сечение проводника за бесконечно малый интервал времени dt, к значению этого интервала.
Направление тока в проводнике условились определять по направлению электрического дрейфа положительных зарядов в проводнике. В общем случае сила тока I создается как положительными, так и отрицательными движущимися зарядами, которые называются носителями заряда.
Сила тока измеряется в амперах. Единица силы тока — ампер (А) определяется по магнитному взаимодействию токов . Из формулы I =dq/dt вытекает, что 1А=1Кл/1с=1Кл/с.
Плотность тока
В некоторых случаях удобно пользоваться величиной, называемой плотностью тока.
С
1.1
(А/м2)Si
Если концентрация свободных зарядов равна n=ΔN/ΔV, где V – часть объема проводника.
За время Δt через сечение S переносится заряд Δq=eΔN, где е – заряд одного носителя.
Так как ΔN = n ·ΔV, тогда Δq=e·ΔN=e·n·ΔV=e·n·uΔt, u – средняя скорость дрейфа. Подставив значение Δq в формулу I =dq/dt получим: I=ens·u.
1.2