Выдержка из работы:
Некоторые тезисы из работы по теме Электрический ток и плотность тока
ВВЕДЕНИЕ
Упорядоченное движение электрических зарядов называется элек-трическим током. Ток, возникающий в проводнике вследствие того, что в нем создается электрическое поле, называется током проводимости. При движении зарядов нарушается их равновесное распределение: по-верхность проводника уже не является эквипотенциальной и электриче-ские силовые линии не направлены перпендикулярно ей, так как для движения зарядов необходимо, чтобы на поверхности проводника тан-генциальная составляющая напряженности электрического поля не рав-нялась нулю ( ). Но тогда и внутри проводника должно существо-вать электрическое поле, ибо, как известно из электростатики, внутри проводника нет поля лишь в случае равновесного распределения заря-дов на поверхности этого проводника. Перемещение зарядов – электри-ческий ток – продолжается до тех пор, пока все точки проводника не станут эквипотенциальными.
……………………………………
1. Определение силы тока и плотности тока
Пусть концентрация свободных электронов в металле равна n, а заряд каждого носителя равен е. Выделим внутри проводника прямо-угольник с сечением площадью dS, перпендикулярным вектору скоро-сти упорядоченного движения зарядов . Сечение характеризуется нормальным к нему вектором . Построим на этом сечении параллеле-пипед высотой, численно равной скорости . За 1 с через выделенное сечение пройдут те и только те заряды, которые находятся внутри па-раллелепипеда. Они перенесут заряд
.
Если рассматривать как вектор, то предыдущее выражение при-мет вид:
.
Физическую величину называют плотностью тока; она численно равна заряду, проходящему в 1 с через единичное сечение проводника, перпендикулярное вектору скорости зарядов. Заметим, что при измене-нии знака заряда меняется и знак скорости, так что знак вектора плотно-сти тока не изменяется.
При постоянном токе вектор постоянен по всему выбранному се-чению проводника. Поэтому, суммируя по сечению, получим:
,
где I – сила тока, численно равная полному заряду q, проходяще-му через сечение проводника в единицу времени.
При токе, меняющемся во времени, это определение заменяется более общим:
.
Сила тока - скалярная величина.
Основной единицей в СИ является единица силы тока – ампер (А). При силе тока 1 А через сечение проводника в 1 с проходит заряд, рав-ный 1 Кл, следовательно,
1 Кл = 1 А ? с.
Единицей плотности тока является 1 А/м2.
Если скорость упорядоченного движения зарядов не меняется, то плотность тока и сила тока также остаются постоянными во времени. Та-кой ток называют постоянным (или стационарным). В этом случае по-следнее уравнение можно переписать в виде:
,
где q и t – конечные (а не бесконечно малые) значения заряда и промежутка времени.
Еще раз подчеркнем, что сила тока – скалярная характеристика процесса. Распространенное выражение «направление тока» имеет смысл только по отношению к вектору плотности тока.
………………………………..
Список использованных источников
1. Бутиков Е. И., Кондратьев А. С. Физика для углубленного изуче-ния, т. 2. Электродинамика. Оптика. М., 2004 г.
2. Васильев А. Э. Курс общей физики. Электричество и магнетизм. СПб., 2003 г.
3. Гершензон Е. М., Малов Н. Н., Мансуров А. Н. Электродинамика. М., 2002 г.
4. Калашников С. Г. Электричество. М., 2003 г.
5. Огурцов А. Н. Лекции по физике. Электричество. М., 2004 г.
6. Ревинская О.Г., Кравченко Н. С. Электростатическое поле. Томск, 2014 г.