Тема 36.
СИЛА ТОКА И ПЛОТНОСТЬ ТОКА.
ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.
Если через поперечное сечение проводника за равные промежутки
времени в равном количестве протекают заряды, считается, что через
проводник проходит постоянный ток.
Физическая величина, измеряемая отношением количества зарядов,
протекающих через поперечное сечение проводника, к промежутку
времени течения заряда, называется силой тока:
I =
q
t
.
(8.7)
Одной из основных характеристик электрического тока является
плотность тока (
j
). Плотностью тока называется физическая величина,
измеряемая отношением силы тока
I
к площади поперечного сечения
S
,
перпендикулярного к течению тока:
j =
I
S
.
(8.8)
Единица измерения плотности тока
A
M
2
.
Силу тока можно выразить в виде
I = ne
u
ср.
S
Здесь:
n
– концентрация носителей заряда;
e
– заряд электрона;
u
ср.
– средняя скорость упорядоченного движения заряженных частиц;
S
– поперечное сечение проводника, проводящего ток.
137
В таком случае плотность тока:
j
=
I
S
=
ne
u
ср.
S
S
=
ne
u
ср.
(8.9)
Произведение
ne
характеризует плотность заряда (заряд в единице
объема). Отсюда следует:
j
=
r
e
u
ср.
.
Плотность тока является векторной величиной, которая направлена в
соответствии со скоростью (
u
ср.
) положительной частицы.
Плотность тока в проводнике показывает, на сколько проводник
загружен электрической энергией. Чтобы сэкономить и не допустить
лишнего перерасхода в проводнике, нужно выбирать оптимальную
плотность тока.
Хотя материал проводника не влияет на величину плотности тока, в
технике выбор делают по удельному сопротивлению и длине проводника.
Проводники, используемые в бытовых целях, выбирают для экономного
режима тока.
Применяемые в жилых домах провода не должны быть длинными,
и для экономии плотности тока берутся в пределе 6–15 А/мм
2
. Медный
провод диаметром 1,78 мм
2
(2,5 мм
2
) с изоляцией из ПВХ, размещенный
под штукатуркой стены, может выдержать ток силой 30
А
и даже 50
А
.
На линиях передачи электричества используется экономная плотность
тока примерно 1–3,4 А/мм
2
. В электрических машинах, работающих в
промышленных частотах (50 Гц) и трансформаторах это значение лежит в
пределах от 1 до 10 А/мм
2
.
При изучении электрического тока в жидкостях вы узнали, что
электроды нагреваются. Значит, при прохождении электрического тока
в некоторых средах происходят химические изменения. Также при
прохождении тока проводники нагреваются. Значит, электрический ток
оказывает тепловое воздействие. Это явление широко используют в
бытовой технике и в промышленности.
Появление магнитного поля вокруг проводника, когда через него
проходит ток, первым обнаружил ученый из Дании Ханс Кристиан Эрстед
в 1820 году. Позднее французский ученый Андре Мари Ампер открыл
взаимодействие токопроводящих проводников. Дальнейшие исследования
показали, что взаимодействие проводников с током происходит через
магнитное поле. Изучение магнитного действия тока привело к бурному
развитию электротехники. Следует отметить, что при прохождении
тока через металлы, электролиты, газы и полупроводники отмечается
магнитное воздействие тока.
При прохождении тока через металлы химическое воздействие не
наблюдается.
138
Do'stlaringiz bilan baham: |