Лекция 3. Электрический ток. Электрическое поле

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 φ_М 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)