Презентация на тему: Причины электрического тока

Причины электрического тока Для возникновения электрического тока требуется наличие свободных, не закрепленных заряженных частиц, которые в электростатическом поле неподвижных зарядов приходят в состояние упорядоченного движения вдоль силовых линий поля.Упорядоченное движение свободных зарядов вдоль силовых линий поля - электрический ток.

- объемная плотность заряда. Уравнение Пуассона:

Если заряды неподвижны, то ρ =ρ(t)=const, Е=E(x,y,z), φ= φ(x,y,z). Поле - электростатическое. Если есть свободные заряды, то = (t), следовательно Е=E(x,y,z,t), φ= φ(x,y,z,t). Появляется электрический ток. Поле перестает быть электростатическим.

Сила тока I - заряд, перенесенный через заданную поверхность S (или через поперечное сечение проводника), в единицу времени, т.е.:

Если при перемещении свободных зарядов перераспределения зарядов в пространстве не происходит, то электрическое поле – снова статическое.Этот частный случай есть случай постоянного тока.Ток, не изменяющийся по величине со временем – называется постоянным током размерность силы тока в СИ:

модуль вектора плотности тока численно равен отношению силы тока через элементарную площадку, перпендикулярную направлению движения носителей заряда, к ее площади

Плотность тока j связана с плотностью свободных зарядов ρ и со скоростью их движения :

Поле вектора можно изобразить графически спомощью линий тока, которые проводят так же, как илинии вектора напряженности

Зная в каждой точке некоторой поверхности S можно найти силу тока через эту поверхность, как поток вектора :

Уравнение непрерывности дает заряд, выходящий в единицу времени наружу из объема V, охваченного поверхностью S.

Плотность постоянногоэлектрического тока одинакова по всемупоперечному сечению S однородногопроводника. Поэтому для постоянного тока в однородномпроводнике с поперечным сечением S сила тока:

Из этого следует, что плотностипостоянного тока в различныхпоперечных сечениях 1 и 2 цепи обратнопропорциональны площадям S1 и S2 этихсечений :

Пусть S – замкнутая поверхность, а векторы всюду проведены по внешним нормалямТогда поток вектора сквозь эту поверхностьS равен электрическому току I, идущему вовнеиз области, ограниченный замкнутойповерхностью S. Следовательно, согласнозакону сохранения электрического заряда,суммарный электрический заряд q,охватываемый поверхностью S, изменяется завремя на , тогда винтегральной форме можно записать: .

В интегральной форме можно записать:Это соотношение называется уравнениемнепрерывности. Оно является, по существу,выражением закона сохранения электрическогозаряда.Дифференциальная форма записи уравнения непрерывности.

В случае постоянного тока, распределение зарядов в пространстве должно оставаться неизменным:следовательно, это уравнение непрерывности для постоянного тока (в интегральной форме). В дифференциальной форме уравнение непрерывности для постоянного тока:

Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного проводника всюду равен нулю. Докажем это: т.к. для постоянного тока справедливо уравнение отсюдаИзбыточный заряд может появиться только на поверхности проводника в местах соприкосновения с другими проводниками, а также там, где проводник имеет неоднородности.

Перемещение положительного заряда от «-» к «+» возможно лишь спомощью сил неэлектрическогопроисхождения (сторонних сил):химические процессы, диффузияносителей заряда, вихревыеэлектрические поля.

Величина, равная работе сторонних силпо перемещению единичного положительного заряда в цепи,называется электродвижущей силой(Э.Д.С.), действующей в цепи:

Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде: – напряженность поля сторонних сил.

Работа сторонних сил на участке 1 – 2:Тогда Э.Д.С. Для замкнутой цепи:

Циркуляция вектора напряженности сторонних сил равна Э.Д.С., действующей в замкнутой цепи (алгебраической сумме ЭДС). Поле сторонних сил не обязательно является потенциальным(!!!)