Сила струму

Напрямлений рух заряджених частинок може відбуватись з різними швидкостями. Швидкість руху заряджених частинок характеризують силою струму.

Ця величина чисельно дорівнює заряду, що проходить через поперечний переріз провідника за секунду (не дивлячись на назву, сила струму скаляр).

[I] =А (ампер). Ця одиниця, одна з основних у СІ, вводиться на підставі закону магнітної взаємодії провідників із струмом. Формулою сили струму користуються для введення одиниці заряду:

кулон — це заряд, проходження якого через переріз провідника за секунду створює у провіднику струм в один ампер.

Для наочності пов'яжемо ампер з кулоном: при струмі в 1 ампер з провідника витікало б у землю щосекунди 6,25 10¹⁸ електронів.

Якщо ні швидкість руху зарядів, ні напрям їх руху з часом не змінюються, струм називають постійним. У випадку постійного струму для будь-яких проміжків часу:

Джерела струму. Електрорушійна сила

Для тривалого протікання струму через провідник (струму провідності) необхідно тривалий час підтримувати на кінцях провідника різницю потенціалів (яка має тенденцію до зменшення під дією електричних сил). Для цього незастосовні згадані способи електризації тертям (ні вручну, ні механізовано).

Було винайдено різного типу пристрої для відокремлення різнойменних зарядів атомів (або молекул): магнітомеханічні, електрохімічні, термоелектричні, фотоелектричні. Такі пристрої можуть використовуватись як джерела струму.

Сили, які відокремлюють, всупереч кулонівським силам, різнойменні заряди називаються сторонніми силами. Прикладом джерела струму може служити акумулятор, всередині якого хімічні сили здійснюють поділ молекули на позитивні і негативні іони та переносять їх на клеми (зажими) акумулятора.

Найпростіше електричне коло — це сукупність джерела струму, споживача і з'єднувальних провідників.

Вважається, що струм тече від клеми "+" до клеми "-", хоча в металі струм створюється рухом електронів від клеми "-". Цією невідповідністю людство зобов'язане Бенджаміну Франкліну, який 250 років назад припустив, що якась "електрична рідина" тече у провіднику від ділянок, де її надлишок (від "+"). Якби заряд електрона назвали позитивним, невідповідності не було б. Енергетичну характеристику джерела струму назвали "електрорушійною силою" (EРС). Очевидна невдалість цього терміна по відношенню до скалярної величини.

ЕРС враховує тільки другу функцію сторонніх сил — перенесення уже відокремлених різнойменних зарядів.

Повна робота в колі по перенесенню зарядів:

2-й і 3-й члени суми мають однакові числові значення, але протилежні знаки (А₂>0, А₃< 0), тобто

А₃= - A_2­, так що робота кулонівських сил у всьому колі дорівнює нулю. Тому:

Отже, хоча безпосередньо сторонні сили виявляються всередині джерела, роботу вони виконують у всьому колі.

Формула електрорушійної сили:

Ця величина чисельно дорівнює роботі сторонніх сил по перенесенню одиничного заряду в колі.