Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов.
Для возникновения электрического тока необходимо (рис. 3.1):
1) наличие свободных зарядов;
2) наличие электрического поля, за счет энергии которого положительные заряды перемещаются по полю, а отрицательные – против.
На рис. (3.1) Е – напряженность электрического поля (силовая характеристика электрического поля), численно равная силе, действующей со стороны электрического поля на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля:
. (3.1)
Единица напряженности электрического поля:
Для графического изображения электрического поля используют линии напряженности (силовые линии) электрического поля.
Линии напряженности – это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают по направлению с вектором напряженности электрического поля в данной точке (рис. 3.2).
За направление электрического тока принято движение положительных зарядов.
Основные характеристики электрического тока:
1) сила тока;
2) плотность тока.
Сила электрического тока – это количественная характеристика электрического тока, которая численно равна заряду, протекающему через поперечное сечение проводника в единицу времени, т. е.
или (3.2)
Единица силы тока: .
1А численно равен такому току, при котором через поперечное сечение проводника за 1 с протекает заряд равный 1 Кл.
В зависимости от силы тока электрический ток подразделяется:
а) постоянный ; график представлен на рис. 3.3;
Рис. 3.3. График постоянного электрического тока
б) пульсирующий; меняет величину, но не меняет направление (рис. 3.4);
или |
Рис. 3.4. График пульсирующего электрического тока
в) переменный; меняет величину и направление (рис. 3.5);
синусоидальный ток Рис. 3.5. Графики электрического тока |
Плотность электрического тока – это физическая величина, определяемая силой электрического тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, расположенную перпендикулярно направлению тока.
, (3.3)
Единица плотности тока:
.
Потенциал электрического поля – это скалярная характеристика (энергетическая) электрического поля. Потенциал электрического поля φМ в некоторой точке М численно равен работе, которую совершает сила электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из точки М в бесконечно удаленную точку (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Потенциал электрического поля
, (3.4)
где (;) – скалярное произведение векторов и .
Численное значение потенциала определяется по формуле:
d, (3.5)
где – вектор, характеризующий бесконечно малый участок пути, на котором можно считать постоянной.
Единица измерения потенциала: [φ] = В (Вольт).
Разностью потенциалов между двумя точками 1 и 2 называется физическая величина, численно равная работе сил электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2.
– предел суммы бесконечно малых величин. (3.6)