Постоянный ток

электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов.
Изменение электрического

поля передается вдоль проводов со скоростью распространения электромагнитной волны – (3·108 м/с). Поэтому движение электронов под действием внешнего поля возникает на всем протяжении провода практически одновременно с подачей сигнала.

носителей заряда, т.е. заряженных частиц, способных перемещаться.
В металле это

электроны проводимости; в электролитах – положительные и отрицательные ионы; в газах – положительные, отрицательные ионы и электроны.

поперечное сечение проводника за единицу времени.
В СИ: [1А = 1Кл / 1с].
Движение носителей заряда

одного знака эквивалентно движению носителей противоположного знака в противоположном направлении.
Если ток создается двумя видами носителей:

расположенную перпендикулярно направлению
тока, за единицу времени. В СИ:

[А / м2].

Вектор плотности тока j вводится для характеристики распределения заряда по сечению проводника

гипотезы о существовании свободных электронов в металлах создал электронную теорию

проводимости металлов. Эта теория получила развитие в работах голландского физика Х. Лоренца и носит название классической электронной теории.
Согласно этой теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом похожий на идеальный газ. Электронный газ заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла

из электронов.

много порядков меньше средней скорости их теплового движения
Малая

скорость дрейфа не противоречит опытному факту, что ток во всей цепи постоянного тока устанавливается практически мгновенно. Замыкание цепи вызывает распространение электрического поля со скоростью c = 3·108 м/с.
В классической электронной теории металлов предполагается, что движение электронов подчиняется законам механики Ньютона. В этой теории пренебрегают взаимодействием электронов между собой, а их взаимодействие с положительными ионами сводят только к соударениям. Предполагается также, что при каждом соударении электрон передает решетке всю накопленную в электрическом поле энергию и поэтому после соударения он начинает движение с нулевой дрейфовой скоростью.

в цепи устройства, которое создает и поддерживает разность потенциалов φ

за счет работы сил неэлектрического происхождения.
Такие устройства называются источниками тока (генераторы – преобразуется механическая энергия; аккумуляторы – энергия химической реакции между электродами и электролитом).
Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами.

в 1800 году. Это был элемент Вольта — сосуд с солёной

водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенными проволокой. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая впоследствии была названа Вольтовым столбом

бытовой электронной технике. В настоящее время это самый популярный тип

аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты. Более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора называется литий-полимерным аккумулятором. Первый литий-ионный аккумулятор разработала корпорация Sony в 1991 году.

электрических зарядов.
Электродвижущая сила (э.д.с. – E) – физическая величина, определяемая

работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда

полем электростатических и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда

на этом участке цепи

не содержащий источника э.д.с.




Закон Ома в интегральной форме

Закон Ома в

дифференциальной форме
σ = 1/ρ – удельная
электропроводимость,
[сименс на метр, См/м].

а)Ток в газах и полупроводниках подчиняется закону Ома только при

небольших U.
б)Ток в вакууме подчиняется закону .
Богуславского-Лэнгмюра (закон 3/2): I ~ U 3/2.
в) в дуговом разряде – при увеличении тока напряжение падает, что обусловлено зависимостью сопротивления от тока.

зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств

материала, из которого он сделан. Для цилиндрического проводника :

где ρ – удельное электрическое сопротивление [Ом·м], для металлов его величина порядка 10–8 Ом·м.

для чистых металлов (при не очень низких температурах α ≈ 1 / 273 К-1,
ρ0,

R0 – соответственно удельное сопротивление и сопротивление проводника при t = 0 oC.
Такая зависимость ρ(t) объясняется тем, что с ростом температуры интенсивность хаотического движения положительных ионов кристаллической решетки увеличивается, направленное движение электронов тормозится .

температуре Tкр, различной для разных веществ, удельное сопротивление скачком уменьшается

до нуля.
Tкр у ртути равна 4,1 К, у алюминия 1,2 К, у олова 3,7 К. Сверхпроводимость наблюдается не только у элементов, но и у многих химических соединений и сплавов. Например, соединение ниобия с оловом (Ni3Sn) имеет критическую температуру 18 К.
Некоторые вещества, переходящие при низких температурах в сверхпроводящее состояние, не являются проводниками при обычных температурах. В то же время такие «хорошие» проводники, как медь и серебро, не становятся сверхпроводниками при низких температурах.

их них является способность длительное время (многие годы) поддерживать без

затухания электрический ток, возбужденный в сверхпроводящей цепи.
Классическая электронная теория не способна объяснить явление сверхпроводимости. Объяснение механизма этого явления было дано только через 60 лет после его открытия на основе квантово-механических представлений.

Уже в 1987 году физики сумели создать новую керамику с критической

температурой 98 К, превышающей температуру жидкого азота (77 К).
Явление перехода веществ в сверхпроводящее состояние при температурах, превышающих температуру кипения жидкого азота, было названо высокотемпературной сверхпроводимостью.
В 1988 году было создано керамическое соединение на основе элементов Tl–Ca–Ba–Cu–O с критической температурой 125 К.
В настоящее время ведутся интенсивные работы по поиску вещества переходящего в сверхпроводящее состояние при комнатной температуре. Если это произойдет, это будет настоящей революцией в науке, технике и вообще в жизни людей.

77 К)

внизу — сверхпроводящие для Большого адронного коллайдера.

ионами кристаллической решетки они передают им избыток кинетической энергии, которую

приобретают при движении в электрическом поле. В результате этих соударений амплитуда колебаний ионов около узлов кристаллической решетки увеличивается (тепловое движение ионов становится более интенсивным). Следовательно, проводник нагревается: температура – мера интенсивности хаотического движения атомов и молекул. Выделившееся тепло Q равно работе тока A.

– цепь, в которой все элементы цепи соединены последовательно.
Элемент электрической

цепи – любое устройство, включенное в электрическую цепь.
Узел электрической цепи – точка разветвленной цепи, в которой сходится более двух проводников.
Ветвь разветвленной электрической цепи – участок цепи между двумя узлами.

токов, сходящихся в узле, равна нулю.





Пример: I1 + I2 – I3 – I4 = 0.

Ток, подходящий к

узлу – положительный.
Ток, отходящий от узла – отрицательный.

контуре алгебраическая сумма произведений сил токов Ii на сопротивление соответствующих

участков Ri этого контура равна алгебраической сумме э.д.с.,действующих в контуре.

условно выбранным направлением обхода контура.
Э.д.с. считается положительной,
если направление обхода

происходит от – к + источника
тока, т.е. э.д.с. создает ток,
совпадающий с направлением обхода.

прошел заряд 5 Кл. Найти напряжение приложенное к концам проводника.
Лампочка

мощностью 60 Вт питается от сети напряжением 200 В. Найти силу тока, протекающего через лампочку.