Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо, во-первых, наличие свободных заряженных частиц. Если положительные и отрицательные заряды связаны друг с другом в атомах или молекулах, то их перемещение не приведет к появлению электрического тока.
Но наличие свободных зарядов еще недостаточно для возникновения тока. Для создания и поддержания упорядоченного движения заряженных частиц необходима, во-вторых, снла, действующая на них в определенном направлении. Если эта сила перестанет действовать, то упорядоченное движение заряженных частиц прекратится из-за сопротивления, оказываемого их движению ионами кристаллической решетки металлов или нейтральными молекулами электролитов.
На заряженные частицы, как мы знаем, действуег электрическое поле с силой 
Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц. Только в статическом случае, когда заряды покоятся, электрическое поле внутри проводника равно нулю.
Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника, в соответствии с формулой (8.28), существует разность потенциалов. Когда эта разность потенциалов не меняется во времени, то в проводнике устанавливается постоянный ток. Вдоль проводника потенциал уменьшается от максимального значения на одном конце проводника до минимального — на другом. Это уменьшение потенциала можно обнаружить на простом опыте.
В качестве проводника возьмем не очень сухую деревянную палку и подвесим ее горизонтально. (Такая палка, хотя и плохо, но все же проводит ток.) Источником напряжения пусть будет электростатическая машина. Для регистрации потенциала различных участков проводника относительно земли можно
использовать листочки металлической фольги, прикрепленные к палке. Один полюс машины соединим с землей, а второй — с одним концом проводника (палки). Цепь окажется незамкнутой. При вращении рукоятки машины мы обнаружим, что все листочки отклоняются на один и тот же угол (рис. 146). Значит, потенциал всех точек проводника относительно земли одинаков. Так и должно быть при равновесии зарядов на проводнике. Если теперь другой конец палки заземлить, то при вращении рукоятки машины картина изменится. (Так как земля — проводник, то заземление проводника делает цепь замкнутой.) У заземленного конца листочки вообще не разойдутся: потенциал этого конца проводника практически равен потенциалу земли (падение потенциала в металлической проволоке мало). Максимальный угол расхождения листочков будет у конца проводника, присоединенного к машине (рис. 147). Уменьшение угла расхождения листочков по мере удаления от машины свидетельствует о падении потенциала вдоль проводника.
1. Что называют электрическим током? 2. Что называют силой тока?
3. Какое направление тока принимают за положительное? 4. Какие условия необходимы для существования электрического тока?
Читайте также:
- I. Простые логические условия
- III. Принципы обслуживания пациентов в условиях хосписа.
- VI. Дополнительные условия
- Адаптации организмов к условиям среды
- Анализ инвестиционных проектов в условиях инфляции
- Анализ инвестиционных проектов в условиях риска
- Анализ управленческих решений в условиях риска
- Аренда. Основные условия. Виды.
- Базисные условия поставки
- Биологическая целесообразность существования двух полов
- Биологические пруды – это специально созданные неглубокие водоемы, где протекают естественные биохимические процессы самоочищения воды в аэробных и анаэробных условиях.
- Брак: понятие, условия и порядок заключения, прекращение, недействительность
Если проводник поместить в электрическое поле 
то на свободные заряды q в проводнике будет действовать сила 
. В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, скомпенсирует полностью внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника будет равно нулю (см. § 43). Однако в проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов. Для существования электрического тока в проводнике необходимо выполнение двух условий:
1) наличие свободных зарядов в проводнике – носителей тока;
2) наличие электрического поля в проводнике.
Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 11.1) за интервал времени Δt, к этому интервалу времени:
. (11.1)
Упорядоченное движение свободных носителей тока в проводнике характеризуется скоростью упорядоченного движения носителей. Эта скорость называется скоростью дрейфа носителей тока. Пусть цилиндрический проводник (рис. 11.1) имеет поперечное сечение площадью S. В объеме проводника, ограниченном поперечными сечениями 1 и 2 с расстоянием ∆х между ними содержится число носителей тока ∆N = nS∆х, где n – концентрация носителей тока. Их общий заряд ∆q = q0∆N = q0nS∆х. Если под действием электрического поля носители тока движутся слева направо со скоростью дрейфа vдр, то за время ∆t=∆x/vдр все носители, заключенные в этом объеме, пройдут через поперечное сечение 2 и создадут электрический ток. Сила тока равна:
. (11.2)
Плотностью тока называется величина электрического тока, протекающего через единицу площади поперечного сечения проводника:
. (11.3)
В металлическом проводнике носителями тока являются свободные электроны металла. Найдем скорость дрейфа свободных электронов. При силе тока I = 1А, площади поперечного сечения проводника S = 1мм 2 , концентрации свободных электронов (например, в меди) n = 8,5·10 28 м –3 и q0 = e = 1,6·10 –19 Кл получим:
vдр=
.
Видим, что скорость направленного движения электронов очень мала, гораздо меньше скорости хаотичного теплового движения свободных электронов.
Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным.
В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А). Единица измерения тока 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током.
Постоянный электрический ток может быть создан в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. Но при перемещении электрического заряда в электростатическом поле по замкнутой траектории, работа электрических сил равна нулю. Поэтому для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока. Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.
Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.
При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.
Физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС):
ε 
. (11.2)
Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).
При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.
Дата добавления: 2014-01-04 ; Просмотров: 593 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Существование – электрический ток
Существование электрического тока обнаруживается по его тепловым, химическим и магнитным действиям. [1]
Для существования электрического тока в проводнике необходимо, во-первых, наличие электрических зарядов, которые могли бы перемещаться, и, во-вторых, наличие электрического поля, энергия которого затрачивалась бы на перемещение электрических зарядов. [2]
Для существования электрического тока необходимо наличие свободных носителей зарядов и электрического поля, которое вызывало бы их направленное движение. В отличие от электростатики, где рассматривается равновесие зарядов и поэтому электрическое поле в проводниках отсутствует, при наличии тока напряженность электрического поля внутри проводника отлична от нуля. Для создания такого поля необходим какой-либо внешний источник. [3]
Для существования электрических токов требуется как электрически проводящее вещество, так и электрическое поле или электродвижущие силы. Недра Земли и планет состоят из вещества с металлическими свойствами. Вещество Солнца и нормальных звезд находится в состоянии плазмы Таким образом, во всех этих объектах электрическую проводимость можно считать высокой. [4]
Для возникновения и существования электрического тока необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядочение, а с другой – – наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов. [5]
Для возникновения и существования электрического тока необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядочение, а с другой – наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов. [6]
Для возникновения и существования электрического тока необходимо, с одной стороны, наличие снободных носителей тока заряженных частиц, способных перемещаться упорядочение), а с другой наличие электрического поля, энергия ко торого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока услонно принимают направление движения положительных зарядов. [7]
При изучении условий существования электрического тока в замкнутой цепи было установлено ( см. § 51), что постоянный ток в ней вызывается стационарным электрическим полем, которое должно непрерывно поддерживаться источником тока. [8]
Какие заряженные частицы обусловливают существование электрического тока в газах. [9]
Таким образом, для существования электрического тока в замкнутой проводящей цепи необходимо, чтобы в эту цепь был включен источник тока. [10]
Какие заряженные частицы обусловливают существование электрического тока в газах. [11]
Добавлю еще, что существование электрических токов в растениях можно считать доказанным и что мысль о превращении солнечной энергии в электричество была уже высказана Балло6, именно в применении к процессу разложения углекислоты в растениях, причем предполагалось, что водород, освобождающийся при электролизе водных растворов, идет на восстановление углекислоты. [12]
Магнитное поле является основным признаком существования электрического тока . [13]
Французский ученый Ампер объяснял намагниченность железа и стали существованием электрических токов , которые циркулируют внутри каждой молекулы этих веществ. [14]
Дело в том, что в этом случае решение (81.1) не связано с существованием электрического тока . [15]