Общие положения - раздел Физика, ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ Одним Из Основных Понятий Электродинамики Является Электрический Ток. Электри...
Одним из основных понятий электродинамики является электрический ток. Электрическим током называют упорядоченное движение электрических зарядов в пространстве.
Упорядоченное движение свободных зарядов в проводнике под действием электрического поля называют током проводимости. Если упорядоченное движение зарядов не вызвано действием электрического поля, ток называют конвекционным. Примерами конвекционного тока могут служить перемещения в пространстве заряженного проводника или диэлектрика, движение электрона по орбите в атоме, пучок электронов и др.
Основной характеристикой понятия «электрический ток» является плотность тока . Величина вектора численно равна количеству электричества, протекающего в единицу времени через единицу поверхности площади, перпендикулярной направлению движения зарядов
. (1)
Условно принято, что направление вектора совпадает с направлением движения положительных зарядов. Так как движение отрицательных зарядов эквивалентно движению положительных зарядов в противоположном направлении, то направленное движение отрицательных зарядов обусловливает плотность тока, направленную противоположно их движению.
По аналогии с полем вектора поле вектора можно характеризовать линиями, касательные к которым определяют направление вектора , а их густота - . Развивая аналогию, можно определить поток вектора через площадь S произвольной ориентации и конфигурации. Этот поток в физике и электротехнике получил название силы тока
. (2)
где a - угол между направлением единичного вектора нормали к площадке dS и направлением вектора (рисунок 38)
α
dS┴
dS
Рисунок 38
Из сравнения выражений (1) и (2) вытекает, что . (3)
Единицей силы тока в СИ является ампер . Из формулы (3) следует . В соответствии с определением (1) единицей измерения плотности является А/м2. Если за любые равные промежутки времени через поперечное сечение проходят одинаковые заряды, то такой ток называется постоянным. В этом случае I = = const.
Теория, объясняющая протекание тока в металлах направленным движением в них электронов, называется электронной теорией. Она позволяет качественно и количественно объяснить закономерности электрического тока, сопротивление проводников, зависимость сопротивления от температуры и другие явления. В отсутствие электрического поля электроны в металле движутся хаотично, сталкиваясь друг с другом и ионами решетки. Если создать электрическое поле, то на хаотичное движение накладывается упорядоченное движение, то есть возникает преимущественное направление движения электронов – электрический ток.
Сопротивление проводников можно объяснить как следствие изменения направления скорости электронов при столкновениях с ионами решетки.
Основные положения классической теории, предложенные Друде и Лоренцем следующие:
1) совокупность электронов образует электронный газ. Движение электронов подчиняется законам Ньютона;
2) взаимодействие электронов друг с другом и с ионами решетки сводится лишь к упругим соударениям;
3) распределение электронов по скоростям соответствует статистике Максвелла;
4) для электронов справедлива теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы.
Для расчетов используются следующие количественные характеристики электронов:
- средняя скорость упорядоченного движения электронов в электрическом поле;
- средняя скорость теплового движения электронов, определяемая соотношением
(значения этих скоростей существенно отличаются при нормальных условиях: );
длина свободного пробега электронов между двумя столкновениями.
Физические и химические свойства вещества от атома до живой клетки в значительной степени объясняются электрическими силами Электрические... Электростатическое... Пример Среда e Вакуум Воздух Керосин Вода...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Общие положения
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Общие положения электростатики. Закон Кулона
Электростатика изучает свойства и взаимодействие неподвижных зарядов. Фундаментальным свойством электрических зарядов является существование их в двух видах. Одни условно считаются
Электрическое поле. Напряженность
Электрические заряды взаимодействуют через пространство, окружающее их. Это пространство обладает рядом физических свойств, представляет собой одну из форм материи и называется элек
Теорема Гаусса
Задать электрическое поле – это значит указать в каждой точке величину и направление вектора напряженности
Потенциал
Помимо разности потенциалов, характеризующие две точки поля, используют понятие потенциала, который является энергетической характеристикой каждой точки поля. Введём это понятие, исходя из выражени
Поле внутри и вне проводника
Особенности электрических свойств проводящих материалов определяются наличием в них свободных зарядов. В обычных условиях положительные и отрицательные заряды компенсируют друг друга. Если же в про
Поляризация диэлектриков
При внесении вещества в электрическое поле происходят изменения, как в веществе, так и в электрическом поле. Простые опыты показывают, что на поверхности диэлектрика, внесенного в электрическое пол
Поле в диэлектрике
Поляризация диэлектрика приводит к возникновению в нем собственного электрического поля , ко
Особые диэлектрики
Поляризованность большинства диэлектриков исчезает, когда исчезает ее причина, то есть внешнее электрическое поле. Однако существуют такие диэлектрики, в которых поляризованность со
Электроемкость
Как мы видели, заряд, сообщенный проводнику, распределяется на его поверхности определенным образом. При этом, как показывает опыт, потенциал поверхности и величина заряда пропорцио
Емкость плоского конденсатора
Плоский конденсатор представляет собой две пластины (обкладки), между которыми помещен диэлектрик (рисунок31). Если не учитывать краевые эффекты, то электрическое поле между пластинами является одн
Емкость сферического конденсатора
В сферическом конденсаторе с радиусами обкладок R1 и R2 (R1< R2) и диэлектрической проницаемостью диэлектрика e напряженность поля в л
Батареи конденсаторов
Для получения большей емкости конденсаторы соединяют в батарею параллельно (рисунок 34). При этом общий заряд батареи равен сумме зарядов конденсаторов, а напряжение одинаково на всех конденсаторах
Энергия электрического поля
При перемещении зарядов в электростатическом поле совершается работа за счет убыли потенциальной энергии поля. Для того, чтобы выяснить, от каких величин зависит энергия электростат
Электрический ток в диэлектрике
В диэлектриках свободные заряды отсутствуют по определению. Идеальным диэлектриком является вакуум, в котором ток может существовать только при поступлении зарядов извне
Неоднородные цепи
Электрическая цепь, в которой непрерывное протекание тока обеспечивается за счет сторонних сил, называется н
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ
Вблизи неподвижных зарядов возникает электростатическое поле. Движение зарядов (протекание электрического тока) приводит к появлению новой формы материи – магнитного поля. Это особа
Контур с током в радиальном магнитном поле
Из формул (37) и (38) следует, что в однородном магнитном поле вращающий момент, действующий на контур с током максимален, если
Электродвигатели
Из рисунка 23 следует, что при выбранной ориентации полюсов магнита и направления тока а контуре вращающий момент направлен «на нас», то есть стремится повернуть контур против часов
Работа магнитного поля
Если действующая на проводник с током со стороны магнитного поля сила ампера вызывает его перемещение, то о
Намагниченность веществ
Различные вещества в магнитном поле намагничиваются, то есть приобретают магнитный момент и сами становятся источниками магнитных полей. Результирующее магнитное поле в среде является суммой полей,
Диамагнетики
У некоторых атомов (Cu, Au, Zn и др.) электронные оболочки имеют такое строение, что орбитальный и спиновый моменты взаимно скомпенсированы, и в целом магнитный момент атома равен н
Парамагнетики
У атомов таких веществ, как Al, Mn, Os и др. нескомпенсирован суммарный орбитальный момент, то есть в отсутствие внешнего поля у них имеются собственные магнитные моменты. Тепловое
Ферромагнетики и их применение
Вещества, у которых магнитная проницаемость достигает сотен и даже миллионов единиц, выделе
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
В основе современного способа производства электроэнергии лежит физическое явление электромагнитной индукции, открытое Фарадеем в 1831 г.
Современная энергетика все больше
Явление электромагнитной индукции
Рассмотрим сущность электромагнитной индукции и принципы, которые приводят к этому явлению.
Предположим, что проводник 1-2 перемещается в магнитном поле со скоростью
Электрогенератор
Закон Фарадея относится к фундаментальным законам природы, и является следствием закона сохранения энергии. Он широко применяется в технике, в частности, в генераторах. Основная час
Самоиндукция
Явление электромагнитной индукции наблюдается во всех случаях, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий контур. В частности, магнитный поток создается и током, текущим в самом контуре. Поэто
Переходные процессы в цепях с индуктивностью
Рассмотрим цепь, содержащую индуктивность и активное сопротивление (рисунок 44). В исходном состоянии ключ S находился в нейтральном положении.
Пусть в момент времени t
Взаимная индукция. Трансформатор
Явление взаимной индукции – это частный случай явления электромагнитной индукции.
Поместим два кон
УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА
К середине XIX века было накоплено большое количество экспериментальных фактов по электричеству и магнетизму. Неоценимый вклад в это внес М. Фарадей, венцом творческих успехов котор
Энергия магнитного поля
Рассчитаем энергию магнитного поля. Для этого вычислим работу источника тока в цепи с индуктивностью. При установлении тока в такой цепи по закону Ома имеем
iR = ε
Вихревое электрическое поле
В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции в контуре, который движется в магнитном поле, возникает ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитного потока в э
Ток смещения
В соответствии с прямой гипотезой Дж. Максвелла изменяющееся магнитное поле порождает переменное электрическое поле. Обратная гипотеза Максвелла утверждает, что переменное электриче
Уравнения Максвелла
В 1860-65 гг. Максвелл развил теорию единого электромагнитного поля, которое описывается системой уравнений Максвелла
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
. Величина вектора 
. (1)
поле вектора 
. Развивая аналогию, можно определить поток вектора 
. (2)
к площадке dS и направлением вектора 
. (3)
. Из формулы (3) следует 
. В соответствии с определением (1) единицей измерения плотности является А/м2. Если за любые равные промежутки времени через поперечное сечение проходят одинаковые заряды, то такой ток называется постоянным. В этом случае I = 
= const.
- средняя скорость упорядоченного движения электронов в электрическом поле;
- средняя скорость теплового движения электронов, определяемая соотношением
(значения этих скоростей существенно отличаются при нормальных условиях: 
);
длина свободного пробега электронов между двумя столкновениями.
Новости и инфо для студентов