Электрический ток - направленное движение электрических зарядов.

При этом возможны различные случаи:

1. Зарядим какое-либо тело, т.е. сообщим ему электрический заряд, и будем перемещать это тело в пространстве В этом случае электрические заряды будут перемещаться вместе с макроскопическими телами, на которых они находятся. Такой ток получил название конвенционный (переносной).

 

1. Если рассмотреть проводник, в котором создано и поддерживается внешнее электрическом поле Е, то находящиеся внутри проводника свободные электрические заряды будут двигаться: положительные - по полю, а отрицательные - против поля.

Случай, когда микроскопические электрические заряды движутся внутри неподвижного макроскопического тела (твердое, жидкое, газообразное) носит название тока проводимости.

 

1. Третьим случаем является так называемый ток в вакууме - когда электрические заряды движутся в пустоте независимо от макроскопического тела.

Пример: потоки электронов в электронной лампе.

 

Свободными зарядами являются:

• в металлах - электроны, потерявшие связь с атомами;

• в электролитах - ионы обоих знаков, полученные при распаде молекул;

• в газах - электроны и ионы обоих знаков, ставшие свободными под действием ионизаторов;

• в вакууме - электроны, вырывающиеся с поверхности нагретого металла;

• в полупроводнике - электроны и "дырки" ставшие свободными при разрыве парно электронных связей;

Для возникновения и существования в веществе электрического тока необходимы 3 условия:

A) наличие свободных заряженных частиц;

Б) наличие электрического поля для упорядоченного движения этих частиц;

B) замкнутая электрическая цепь.

Количественной характеристикой тока является сила тока (I)

I=q/t (l)

 

Сила тока показывает величину заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Если сила тока со временем не изменяется, то электрический ток называется постоянным.

В системе СИ за единицу силы тока принят ампер (А). При силе тока 1А через поперечное сечение проводника проходит за 1с заряд в 1Кл. Поэтому из (1) =>>

1 Кл = 1А*1с

Если ток изменяется со временем, то такой ток называют переменным.

Сила тока зависит от:

- заряда, переносимого каждой частицей (q);

- концентрации частиц (n);

- скорости их направленного движения (v);

- площади поперечного сечения проводника.

Покажем это:

Пусть проводник имеет поперечное сечение S, заряд каждой частицы - . В объеме проводника, ограниченного поперечными сечениями 1 и 2 содержится n*S*l частиц, где n – концентрация частиц.

Их общий заряд: q= nSl

 

Средняя скорость движения частиц:

v = l / t =>> t = l / v

Поэтому сила тока:

I = q / t = nSl / l*v = nSv

Закон Ома для участка цепи.

Для каждого проводника - твердого, жидкого, газообразного - существует определенная зависимость силы тока от приложенного напряжения на концах проводника (вольт-амперная характеристика проводника). Наиболее простая зависимость для металлических проводников и растворов электролитов была установлена немецким ученым Георгом Омом, поэтому зависимость I(U) носит название закона Ома.

I=u/R

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Графически, данная зависимость, выглядит следующим образом:

 

Наклон прямой I(u) определяется величиной сопротивления: чем больше R, тем меньше наклон прямой I(U). Это видно из таких соображений:

Ctg = u/I = R

 

Даны два графика для двух проводников с различными сопротивлениями:

>

Следствия из закона Ома:

u = I*R =>> u ~ R

R = u / I =>> [R] = [B/A] = [Oм]

Данная формула не дает зависимости R от u и I так как сопротивление - это электрическая характеристика проводника. Другими словами,

Сопротивление - свойство самого проводника оказывать препятствие току.