mozok.click » Фізика » Електричний струм
Інформація про новину
  • Переглядів: 11
  • Автор: admin
  • Дата: 12-02-2018, 19:05
12-02-2018, 19:05

Електричний струм

Категорія: Фізика

Електричний струм. Ми з’ясували, що в електричному полі рухомі носії зарядів у провіднику переміщуються під дією поля, поки не вирівняються потенціали усіх точок провідника. Проте, якщо у двох точках провідника якимось чином штучно підтримувати різні потенціали, то всередині провідника поле існуватиме. Це поле створюватиме безперервний рух зарядів. Позитивні заряди при цьому рухаються від точок з більшим потенціалом до точок з меншим потенціалом, а негативні - навпаки. Якщо ця різниця потенціалів не змінюється з часом, у провіднику встановлюється постійний електричний струм.

Напрямлений рух вільних зарядів у провіднику називається електричним струмом провідності, або електричним струмом.

Короткочасний електричний струм у провіднику можна добути, просто з’єднавши провідником два заряджених тіла, які мають різні потенціали. Струм у провіднику зникне, коли потенціали тіл зрівняються. Для тривалого струму необхідно замкнути коло з провідників, щоб заряди могли циркулювати в ньому. Крім того, у провідниках треба весь час підтримувати електричне поле, для цього використовують спеціальні пристрої - джерела струму. В джерелах струму постійно відбувається розділення позитивних та негативних зарядів, які зосереджуються на його полюсах, у результаті чого й створюється електричне поле.

Стаціонарне електричне поле. З’ясуємо особливості електричного поля, яке існує в замкнутому електричному колі, коли по ньому тече постійний електричний струм. Чим воно відрізняється від електростатичного поля, створюваного нерухомими електричними зарядами?

Як ви вже знаєте, електричне поле нерухомих зарядів є потенціальним: робота поля по замкненому контуру дорівнює нулю, його лінії напруженості є не замкненими. Електричне поле рухомих зарядів має замкнені лінії на пруженості. Дійсно, щоб у колі існував електричний струм, необхідно, щоб це коло складалось із провідників і було замкненим. Робота такого поля по переміщенню заряду вздовж замкненої лінії напруженості не дорівнює нулю. Таким чином, електричне поле у провідниках зі струмом не є потенціальним. Таке поле називають вихровим.



Для характеризування електричного струму введено відповідні фізичні величини, зокрема силу струму1 та густину електричного струму.

Сила струму І - фізична величина, яка характеризує швидкість перерозподілу електричного заряду в провіднику і визначається відношенням заряду q, що проходить через будь-який переріз провідника за час t, до величини цього інтервалу часу,

Одиниця сили струму - ампер,

Густина електричного струму j - фізична величина, яка характеризує розподіл електричного струму в провіднику. У випадку постійного струму з рівномірним розподілом струму густина струму дорівнює

де / - сила струму, S - площа перерізу провідника, перпендикулярного до напрямку руху струму.

Одиниця густини електричного струму - ампер на квадратний метр, [j] = 1 А/м2.


Робота і потужність електричного струму. Електричне поле, створюючи впорядкований рух заряджених частинок у провіднику, виконує роботу, яку прийнято називати роботою струму. Коротко нагадаємо відомості з курсу фізики 9 класу про роботу і потужність електричного струму.

Робота електричного струму А - фізична величина, що характеризує зміну електричної енергії струму - перехідну інші види. У загальному випадку повна робота електричного струму у зовнішній ділянці кола визначається як А - qU = UIt} де q - заряд, що пройшов через поперечний переріз провід-■ ника за час t,U - електрична напруга на ділянці кола, І - сила струму в ній.

Якщо вся електрична енергія перетворюється у внутрішню енергію, тобто йде на нагрівання провідника, робота електричного струму обчислюється за законом Джоуля-Ленца: кількість теплоти Q, що виділяється за час t в провіднику з опором R під час проходження по ньому струму силою І дорівнює Q = І2Ш.

Одиниця роботи електричного струму - джоуль, [Q] = 1 Дж.

У побуті та техніці використовують також позасистемну одиницю - кіло-ватгодину (кВттод), 1 кВт-год = 3,6-Ю6 Дж.

1 Термін «сила струму* виник задовго до встановлення наукових положень електродинаміки і є дещо не вдалим, оскільки ніякого відношення до «сили» він не має.


Потужність електричного струму Р - фізична величина, що характеризує здатність електричного струму виконувати певну роботу і вимірюється

роботою, виконаною за одиницю часу.

робота електричного

струму, t - час, за який ця робота виконана.

Потужність, що виділяється на ділянці кола, можна також визначити за формулами

електрична напруга, І - сила

струму, R - електричний опір ділянки кола. Одиниця потужності - ват, [Р] = ІДж/с = ІВт.

Дайте відповіді на запитання

1. Що називають електричним струмом? силою струму?

2. Чим електричне поле провідника зі струмом відрізняється від електричного поля нерухомих зарядів?

З Які умови необхідні для того, щоб існував постійний електричний струм?

4. У якій з двох ламп, потужністю 100 Вт чи 75 Вт, протікає струм більшої сили?



^