21

Лекція №7.

Постійний електричний струм.

Електричний струм. Основні характеристики. 2. Густина струму. 3. Закон Ома для ділянки кола. 4. Закон Ома в диференційній формі. 5. Сторонні сили. Джерело струму ерс. Закон Ома для замкнутого кола. 6. Теплова дія струму. Закон Джоуля-Ленца. 7. Напруга в електричному колі.

1. Електричний струм. Основні характеристики.

Електричним струмом називається будь-який направлений рух будь-яких електричних зарядів. Хаотичний рух зарядів не створює електричного струму. Електричний струм має властивості дій:

1) теплової (нагрів, світло);

2) хімічної (електроліз);

3) магнітної дії (магніт).

Історично склалося так, що за напрям електричного струму умовно прийняли напрям руху позитивних зарядів, хоча у металевих провідниках рухатись можуть виключно електрони.

Розглянемо ізольований провідник А. Надамо йому “+” заряду.

Сполучимо провідник А з провідником В дротом D.

В металевому дроті електричний струм буде у випадках:

а) В – не заряджена;

б) А і В – протилежно заряджені;

в) А і В – однойменно заряджені, але величини зарядів різні, тобто потенціали А і В різні;

г) В сполучено із Землею.

Якщо узагальнити всі випадки, то можна сказати, що струм буде доти, доки не вирівняється розподіл зарядів, а в більш загальному випадку – поки не вирівняються потенціали.

Таким чином, для виникнення і існування електричного струму необхідні дві умови:

1. наявність вільних мікрозарядів (тобто тих, що можуть вільно рухатись);

2. наявність електричного поля, котре за рахунок власної енергії буде переміщувати ці заряди (при цьому енергія електричного поля передається носіям заряду, які переносять отриману енергію).

Е лектричне поле ж існує там, де є різниця потенціалів.

Інакше кажучи, коли в провіднику тече струм, то між будь-якими точками цього провідника існує різниця потенціалів.

Потенціал завжди спадає у напрямку струму.

Щоб дістати неперервний електричний струм, необхідно весь час порушувати електростатичну рівновагу зарядів, тобто поповнювати енергію електростатичного поля, яка буде перетворюватись у енергію рухомих зарядів.

З цією метою до кінців провідника приєднують пристрій, у якому енергія якогось виду неелектричної природи протягом усього часу перетворювалась би в енергію електричного поля. Такий пристрій називається джерелом електричного струму, або джерелом напруги, або джерелом ЕРС. З’єднавши дротами джерело ЕРС зі споживачем, отримаємо електричне коло, в якому виникне неперервний електричний струм.

У цьому випадку отримаємо електричне коло, яке необхідне для створення неперервного електричний струм.

Електричне коло є сукупністю:

– джерела електричної енергії,

– споживача енергії,

– вимірювальних приладів,

– вимикачів,

– сполучувальних провідників.

Для кількісної оцінки електричного струму вводять поняття величини або сили струму.

Величина (сила) струму – це скалярна величина, яка вимірюється кількістю заряду, що переноситься через переріз провідника за одиницю часу

. (1)

Коли за одинакові проміжки часу через переріз переносяться одинакові кількості заряду, то струм постійний. В цьому випадку формула (1) спрощується:

. (2)

У випадку постійного струму заряди не можуть нагромаджуватись на одних ділянках і зникати на інших. Спотерігається поступальний і рівномірний рух електричних зарядів по всьому електричному колі одночасно.