БИЛЕТ ФИЗ. илет 17. Электрический ток
 Скачать 1 Mb.
|
|
Электрический ток. Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов. Ток может течь в твердых телах (металлы, полупроводники), в жидкостях (электролиты) и газах. Для протекания тока необходимо наличие в данном теле (или среде) заряженных частиц, которые могут перемещаться в пределах всего тела. Такие частицы называют носителями тока. Направлением тока условились считать направление движения положительных частиц. Вектор плотности тока. Рассмотрим простейший случай, когда все носители тока одинаковые (например, электроны в металлах). Выделим мысленно в среде, по которой течет ток, малый цилиндр, основания которого перпендикулярны направлению упорядоченного движения заряженных частиц.  Пусть n - концентрация носителей тока в выделенном объеме, т.е. число их в единице объема. За время dt через основание цилиндра пройдут носители заряда удаленные от основания на расстояние, не большее, чем dt . Таким образом, через основание цилиндра за время dt переносится заряд  dtВектор  называют плотностью тока. Модуль этого вектора есть заряд, переносимый в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к току.  Направление  совпадает с направлением движения положительных зарядов. Сила тока – заряд, проходящий в единицу времени через полное сечение проводника.  Зная вектор плотности тока в каждой точке сечения проводника, можно найти силу тока.   Для постоянного тока сила тока одинакова во всех сечениях проводника. Закон Ома. Ток в металлах пропорционален приложенному напряжению при неизменной температуре  Величина R называется электрическим сопротивлением проводника. Сопротивление зависит от формы и размеров проводника, материала и температуры. Вывод закона Ома 2 закон Ньютона  Под действием электрического поля электрон движется с ускорением и за время t успевает набрать скорость   Скорость возрастает линейно  Плотность тока  J пропорционально Е. Коэффициент пропорциональности  (1), где  =  Напряжение на участке цепи   ( так как ток распространяется однородно)Подставим в формулу для напряжения  Сопротивление на участке цепи R=  U=IR Соотношение (1) называют законом Ома в локальной (дифференциальной) форме. Оно справедливо, если скорость хаотического движения электронов, определяющая время между соударениями, значительно больше средней скорости упорядоченного движения электронов, зависящей от Е. (2) - постоянная для данного материала величина, называемая его удельной проводимостью или электропроводностью. Видно, что электропроводность тем больше, чем больше концентрация свободных электронов и чем больше время свободного пробега. Это и понятно, так как чем больше , тем меньшую помеху представляют соударения для упорядоченного движения электронов. Величина, обратная электропроводности, называется удельным сопротивлением материала |