Электрический ток

Постоянный ток

Практикум по решению задач

Омск-2006

Составители: Прокудина Н.А., Нижникова В.О., Павловская О.Ю., Брижанский Л.В.

 

Практикум по решению задач предназначен для проведения практических занятий по теме «Постоянный ток». Рекомендуется для студентов технических специальностей ОмГТУ.

 

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

 

 

Тема 1. Законы Ома. Основные понятия. Расчет электрических цепей

 

Электрический ток

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц (ток проводимости) или заряженных макроскопических тел (конвекционный ток).

За направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов, образующих этот ток.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока – скалярная физическая величина I, равная отношению заряда dq, переносимого через некоторую поверхность за малый промежуток времени, к длительности dt этого промежутка(в случае тока проводимости в качестве поверхности, через которую происходит перенос зарядов, обычно выбирают поперечное сечение проводника):

. (1.1)

Если направление и сила тока не изменяются с течением времени, то ток называется постоянным. Для постоянного тока

. (1.2)

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А).

Для характеристики направления электрического тока в разных точках рассматриваемой поверхности и распределения силы тока по этой поверхности вводится вектор плотности тока.

Плотность электрического тока проводимости - это вектор j, совпадающий с направлением электрического тока в рассматриваемой точке и численно равный отношению силы тока dI сквозь малый элемент поверхности, ортогональной направлению тока, к площади этого элемента dS_^:

. (1.3)

Из (1.3) следует, что сила тока через произвольную поверхность S равна потоку через эту поверхность вектора плотности тока:

. (1.4)

Электрический ток в металлах возникает под действием электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов проводимости. Плотность тока

, (1.5)

где e – элементарный заряд, n – концентрация электронов проводимости, - средняя скорость упорядоченного движения.