Elektr tokining xarakteristikalari Zanjir kesimi uchun Ohm qonunlari

Hozirgi kuch Dt vaqt davomida o'tkazgichning ma'lum bir bo'lagi orqali dt vaqtgacha o'tkaziladigan elektr energiyasi miqdori dq nisbati skaler qiymati:

To'g'ridan to'g'ri oqim vaqt o'tishi bilan kuchi va yo'nalishi o'zgarmaydigan elektr toki deb ataladi. To'g'ridan to'g'ri oqim uchun

bu erda q - t vaqt davomida o'tkazgichning kesimidan o'tgan elektr zaryadi.

Oqim birligi amper (A) dir.

O'tkazgichda elektronlarning oqim bilan aylanish tezligini aniqlaylik.

Δt vaqt ichida S o'tkazgichning kesmasi orqali yo'lni umumiy zaryad D q \u003d Ne bo'lgan N elektronlar o'tkazdilar. Agar elektronlarning yo'naltirilgan harakatining tezligi υ ga teng bo'lsa, u holda Δt vaqt ichida ularning hammasi uzunlik υ \u003d υ Δt va V \u003d Sℓ hajm kesimida bo'ladi. Shunday qilib,

bu erda oqim tashuvchilar sonini ularning konsentratsiyasi orqali ifodalaydi (N \u003d nV \u003d nSℓ)

Oqim yo'nalishi bo'yicha perpendikulyar S o'tkazgichning tasavvurlar maydoniga I oqimining nisbati vektor miqdori joriy zichlik deb ataladi.

Keyin o'tkazgichdagi elektronlarning tezligini yozish mumkin, bu erdan

Hozirgi zichlikni formula bo'yicha hisoblash mumkin

j \u003d ne ‹υ› (13.4)

Shunday qilib, joriy zichlik Supero'tkazuvchilar undagi erkin elektronlarning kontsentratsiyasi va ularning harakatlanish tezligiga mutanosibdir.

V vektori oqim yo'nalishi bo'yicha yo'naltirilgan, ya'ni. musbat zaryadlarning tartiblangan harakati yo'nalishiga to'g'ri keladi.

Ixtiyoriy S sirt orqali tok j vektor oqimi sifatida aniqlanadi, ya'ni.(13.5)

bu erda dS \u003d n-dS (n \u003d dS saytga birlik normal vektor, j vektor bilan a burchak hosil qiladi).

To'g'ridan to'g'ri oqim elektr maydoni deyiladi statsionar ... Elektrostatik maydondan farqli o'laroq, statsionar elektr maydon harakatlanuvchi zaryadlar yordamida hosil bo'ladi. Biroq, ushbu zaryadlarning doimiy oqimga ega bo'lgan o'tkazgichda taqsimlanishi vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi: chiqadigan elektr zaryadlarini almashtirish uchun doimiy ravishda yangi zaryadlar keladi. Shuning uchun, bu zaryadlar tomonidan yaratilgan elektr maydoni statsionar zaryadlar maydoni bilan deyarli bir xil bo'lib chiqadi.

Ular Supero'tkazuvchilar ichida elektrostatik maydon yo'qligi bilan farq qiladi, shu bilan birga doimiy oqimlarning statsionar maydoni o'tkazgichlar ichida ham mavjud (aks holda ular orqali oqim o'tmaydi).

Elektr toki urishi zaryadlangan zarralar yoki zaryadlangan makroskopik jismlarning tartibli harakati deb nomlangan. Elektr toklarining ikki turi mavjud - o'tkazuvchanlik oqimlari va konvektsiya oqimlari.

O'tkazish oqimi erkin zaryadlangan zarralar - o'tkazuvchan elektronlar (metallarda), musbat va manfiy ionlar (elektrolitlarda), elektronlar va musbat ionlar (gazlarda), o'tkazuvchan elektronlar va teshiklar (yarimo'tkazgichlarda), elektron nurlar (vakuumda) ). Ushbu oqim o'tkazgichda qo'llaniladigan elektr quvvati kuchi ta'sirida erkin elektr zaryadlari harakatlanishi bilan bog'liq (2.1-rasm, va).

Konvektsiya elektr toki zaryadlangan makroskopik tananing kosmosdagi harakati tufayli oqim deb nomlangan (2.1-rasm, b).

Elektr o'tkazuvchanlik oqimining paydo bo'lishi va saqlanishi uchun quyidagi shartlar zarur:

1) erkin oqim tashuvchilar mavjudligi (bepul to'lovlar);

2) erkin zaryadlarning tartibli harakatini yaratadigan elektr maydonining mavjudligi;

3) Coulomb kuchlaridan tashqari, erkin zaryadlar ham ta'sir qilishi kerak tashqi kuchlar elektr bo'lmagan tabiat; bu kuchlar har xil tomonidan yaratilgan joriy manbalar (galvanik hujayralar, batareyalar, elektr generatorlari va boshqalar);

4) elektr toki zanjiri yopiq bo'lishi kerak.

Ushbu tokni hosil qiluvchi musbat zaryadlarning harakat yo'nalishi an'anaviy ravishda elektr tokining yo'nalishi sifatida qabul qilinadi.

Miqdoriy o'lchov elektr toki hozirgi I - bu kesma orqali o'tadigan elektr zaryadi bilan aniqlanadigan skaler fizik kattalik Svaqt birligiga o'tkazgich:

Vaqt o'tishi bilan kuchi va yo'nalishi o'zgarmaydigan oqim deyiladi doimiy (rasm 2.2, va). To'g'ridan to'g'ri oqim uchun

Vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan elektr toki deyiladi o'zgaruvchan... Bunday oqimning namunasi elektrotexnika va energetikada ishlatiladigan sinusoidal elektr tokidir (2.2-rasm, b).

Joriy birlik - amper (VA). SIda oqim kuchi birligining ta'rifi quyidagicha ifodalanadi: 1 A Masofadagi vakuumda joylashgan cheksiz uzunlikdagi va ahamiyatsiz kesimdagi ikkita parallel to`g`ri chiziqli o`tkazgichlardan o`tganda shunday tokning kuchi bormi? 1m ikkinchisidan, har bir metr uzunlikka teng bo'lgan bu o'tkazgichlar o'rtasida kuch hosil qiladi.

Supero'tkazuvchilar sirtining turli nuqtalarida o'tkazuvchanlik elektr tokining yo'nalishini va oqimning shu sirt bo'ylab taqsimlanishini tavsiflash uchun oqim zichligi kiritiladi.

Hozirgi zichlikko'rib chiqilayotgan nuqtada oqim yo'nalishiga to'g'ri keladigan va tok kuchining nisbati soniga teng bo'lgan vektorli fizik kattalik deyiladi. dIoqim yuzasiga ushbu sirt maydoniga perpendikulyar bo'lgan elementar sirtdan o'tib:

Joriy zichlik birligi - kvadrat metr uchun amper (A / m 2).

To'g'ridan-to'g'ri elektr tokining zichligi bir hil o'tkazgichning butun kesimida bir xil bo'ladi. Shuning uchun, tasavvurlar maydoni bir hil bo'lgan o'tkazgichdagi doimiy oqim uchun S joriy kuch

Ish tugashi -

Ushbu mavzu bo'limga tegishli: