Электрический ток. Сила и плотность тока. В электродинамике - разделе учения об электричестве, в котором рассматриваются явления и процессы, обусловленные движением электриче­ских зарядов или

В электродинамике - разделе учения об электричестве, в котором
рассматриваются явления и процессы, обусловленные движением электриче­ских зарядов или макроскопических заряженных тел, - важнейшим понятием
является понятие электрического тока. Электрическим током назы­вается любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов.
13 проводнике под действием приложенного электрического поля свободные
электрические заряды перемещаются положительные - по полю, отрицатель­ные - против поля (рис 2.1.1,а). те. в нем возникает электрический ток, называе­мый током проводимости. Если же упорядоченное движение элек­трических зарядов осуществляется перемещением в пространстве заряженного макроскопического тела (рис.2.1.1, б), то возникает так называемый конвекционный ток.

а б

Рис.2.1.1

Для возникновения и существования электрического тока необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока - заряженных час­тиц, способных перемещаться упорядоченное 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.

Количественной мерой электрического тока служит си л а тока 1 -
скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени:

Ток, сила и направление которого не изменяются со временем, называется постоянным. Для постоянного тока , где Q - электрический заряд, проходящий за время t через поперечное сечение проводника.

Единица силы тока - ампер, Л. Физическая величина, определяемая си­лой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводни­ка, перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока:

Выразим силу и плотность тока через скорость <v> упорядоченного дви­жения зарядов в проводнике. Если концентрация носителей тока равна л и каж­дый носитель имеет элементарный заряд е, то за время dt через поперечное се­чение S проводника переносится заряд dQ= n e <v> S dt. Сила тока

=ne < > (2.1.1)

Плотность тока - вектор, ориентированный по направлению тока, т.е. на­правление вектора j совпадает с направлением упорядоченного движения по­ложительных зарядов. Единица плотности тока - ампер на метр в квадрате, А/м²

Сила тока сквозь произвольную поверхность S определяется как поток вектора , т.е

(2.1.2)

где ( -единичный вектор нормали к площадке dS, составляющей с

вектором угол а).