Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц.
Нынешняя цивилизация в основном базируется на производстве и использовании электрической энергии (ЭЭ). ЭЭ достаточно просто производить, передавать на большие расстояния, преобразовывать в другие требуемые формы. Производство и передача ЭЭ связана с явлением электрич. тока.
Проявления действия электрического тока (ЭТ) связаны, в свою очередь, со следующими явлениями:
тепловое действие ЭТ проявляется практич. во всех случаях протекания тока; благодаря наличию электрич. сопротивления при протекании тока выделяется теплота, количество к-рой определяется законом Джоуля; выделяемая теплота полезна (в разнообразных электронагреват. приборах); однако, её выделение в транспортной сети приводит и к бесполезным потерям мощности при передаче ЭЭ;
магнитное действие тока проявляется в создании магнитного поля, приводящего к появлению взаимодействия между проводниками с ЭТ и электрич. токами и движущимися заряжёнными частицами;
механич.действие тока используется в электродвигателях, преобразующих энергию ЭТ в механич. энергию;
химическое действие проявляется в том, что протекающий в веществе ЭТ может инициировать там различные химич. реакции; так, напр-р, процесс производства алюминия и ряда других металлов основан на явлении электролиза – реакции разложения расплавов оксидов металлов под действием ЭТ;
световое действие ЭТ проявляется в появлении светового излучения при прохождении ЭТ; в нек-рых случаях свечение является следствие теплового разогрева (напр-р, в лампочках накаливания), в других движущиеся заряженные частицы непосредственно вызывают появление светового излучения.
Природа электрического тока в различных проводящих средах (металлах, электролитах, газах и т.д.) различна – носителями тока могут выступать разные заряженные частицы, действующие на них со стороны окружающей среды силы так же различаются.
Известно, что все металлы в твёрдом состоянии имеют кристаллическую структуру, образованную ионами - атомами, потерявшими 1 или 2 электрона. Свободные электроны «обобществляются», т.е., могут перемещаться, «блуждать», по кристаллической решетке в пределах всего объёма металлич. тела.
В отсутствие электрич. поля (ЭП) движение cвoбoдныx электронов хаотично, их скорость имеет зависимость от температуры. Причиной же их движения в преимущественном направлении и образования ЭТ выступает приложенное к проводнику ЭП. Существование тока свидетельствует о наличии ЭП, увлекающего в движение ЭЗ.
В электростатике введено понятие объёмной плотности ЭЗ, выражаемой как
число заряженных частиц в ед-це объёма)
усредненной характеристики распределения
дискретных точечных зарядов. В рамках
этого же представления м-но говорить
о движении ЭЗ
(свободных электронов) как о движении
нек-рой сплошной среды со скоростью v
и далее использовать понятие плотности
её потока.
Для определения характеристики переноса ЭЗ делят величину заряда
прошедшего через площадку, на площадь
ΔS
и
промежуток времени Δt
(рис.1).
Полученная т.о. характеристика называется
плотностью
ЭТ:Имеет смысл считать данную характеристику векторной, направление к-рой совпадает с направлением скорости
Т. о., плотностью ЭТ называется векторная физич. величина, модуль к-рой равен количеству ЭЗ, протекающего в единицу времени через площадку единич. площади, расположенную нормально движению заряда, а направление совпадает с направлением переноса ЭЗ.
Вектор плотности тока совпадает со скоростью движения положит. ЭЗ, при движении отрицат. ЭЗ вектор плотности тока противоположен вектору их скорости. Иными словами за положительное направление движения ЭТ принимается направление движения положит. ЭЗ.
При
выяснении физического смысла потока
вектора плотности тока определяют, что
в единицу времени через элемент площади
проводника
протекает ЭЗ,
равный
.
Поток вектора плотности тока играет важную роль в изучении ЭТ и именуется как сила ЭТ. Сила электрического тока равна электрическому заряду, протекающему через сечение проводника в единицу времени:
По
определению, сила
тока
является скалярной
физич. величиной, описывающей движение
ЭЗ
усреднённо – выступая характеристикой,
описывающей свойства тока в пределах
нек-рого сечения проводника целиком,
без конкретизации распределения в
пределах площади рассматриваемой
поверхности.
При течении ЭТ по проводам вполне достаточно знать значение суммарного тока через попереч. сечение провода. Так, эта физич. величина позволяет находить интересующие характеристики – мощность, передаваемую энергию и т.д. Поэтому часто именно силу электрич. тока и считают основной характеристикой ЭТ. Единица силы ЭТ Ампер (А) - основная ед-ца СИ.