Ток проводимости и ток смещения. Сила тока

 

Упорядоченное движение электрических зарядов в проводящей среде под влиянием сил электрического поля называется током проводимости. Силой тока проводимости или просто силой тока называется величина заряда,протекающего заодну секунду через поперечное сечение проводника. Сила тока обозначается буквами i ,

I ; единица измерения силы тока: [ i ] = 1А (ампер).

Если через поперечное сечение проводника за время					t протекает заряд
величиной q , сила тока в цепи
i = lim	q	=	dq	.	(1.1)
	t
t→0			dt

Примечания

 

1 В теоретической электротехнике сила тока является величиной алгебраической, т.е. допускаются значения i < 0 , i = 0 , i > 0 . За положительное направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов под действием поля.

 

12

2 При анализе электромагнитных полей в вакууме и диэлектриках вводят понятие тока смещения.В вакууме он возникает при изменении напряженности электрическогополя и, следовательно, не сопровождается (в отличие от тока проводимости) движением каких-либо зарядов; в диэлектриках он обусловлен смещением зарядов, связанных с молекулами диэлектрика.

 

Электрическое напряжение и потенциал

 

Ток в проводнике возникает при условии, что вдоль проводника создано электрическое поле. Если заряженная частица перемещается в электрическом поле вдоль некоторого пути, то действующие на нее силы поля совершают работу. Отношение этой работы к величине переносимого заряда называется электрическим напряжением.

Напряжение обозначается буквами	u , U ;единица		измерения напряжения:
[ u ] = 1В (вольт).
Если над зарядом q совершается работа A , электрическое напряжение
u =	A	.	(1.2)
	q
В потенциальном электрическом поле, например, в электрическом поле цепи
постоянного тока
A = q(ϕ a −ϕ b ),			(1.3)

где ϕ _a и ϕ _b — потенциалы электрического поля в поперечных сечениях « a » и « b » участка проводника (рисунок 1.5).

 

Рисунок 1.5 – Определение напряжения на участке цепи постоянного тока
Из формул (1.2) и (1.3) следует, что напряжение
U ab = ϕ a −ϕ b .	(1.4)

Соотношение (1.4) приводит к еще одному определению напряжения. Напряжением на участке цепи постоянного тока называется разность потенциалов между граничными точками этого участка.

Примечания

1 В теоретической электротехнике напряжение является величиной алгебраической, т.е. может быть положительным или отрицательным в зависимости от направления отсчета. Пусть, к примеру, ϕ _a > ϕ _b , тогда

U ab = ϕ a − ϕ b >0, U ba = ϕ b − ϕ a	< 0	(1.5)
и независимо от соотношения между потенциалами ϕ a	и ϕ b	выполняется общее
правило
U ab =−U ba .		(1.6)

2 За положительное направление напряжения между 2-я точками электрической цепи принимают направление от точки с более высоким потенциалом к точке с более низким потенциалом (см. рисунок 1.5).

 

 

13

3 Разность потенциалов на концах сопротивления в электротехнике называют либо напряжением на сопротивлении, либо падением напряжения.

 

Электродвижущая сила источника энергии

 

Для продолжительного существования тока в электрической цепи необходимо, чтобы заряды, образующие этот ток, двигались по замкнутому пути. Это означает, что наряду с участками цепи, где положительные заряды движутся в сторону уменьшения потенциала, должны иметься участки, на которых перенос зарядов происходит в обратном направлении (против сил электрического поля). Перенос зарядов на таких участках возможен лишь с помощью сторонних сил (механических, тепловых, химических и др.), действующих в источниках энергии.

 

Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС) источника энергии и обозначается буквами e , E ; единица измерения ЭДС: [ e ] = 1В (вольт).

 

Если над зарядом q сторонние силы совершают работу A * , ЭДС источника
e =	A *	.	(1.7)
	q

В электрическом поле цепи постоянного тока ЭДС равна разности потенциалов или напряжению между зажимами « a » и « b » источника энергии при отсутствии токав нем (рисунок 1.6):

 

E = ϕ b − ϕ a = U ba .

(1.8)

 

 

Рисунок 1.6 – Определение ЭДС на участке цепи постоянного тока

 

Примечание –ЭДС источника действует от зажима с меньшим значениемпотенциала к зажиму с большим значением (т.е. против сил электростатического поля), поэтому положительное направление напряжения на зажимах источника энергии принято указывать противоположно направлению его ЭДС (см.рисунок1.6).

 

Мощность электрического тока

 

Величина, численно равная скорости изменения электромагнитной энергии в цепи, называется мгновенной мощностью. Мощность обозначается буквами p , P ;

 

единица измерения мощности: [ p ] = 1Вт (ватт).

 

Если за время t на участке цепи происходит изменение энергии на величину W ,мгновенная мощность

 

p = lim	W	=	dW	.	(1.9)
	t
t→0			dt
За интервал времени от t = 0 до текущего значения t					величина затраченной

энергии составляет

 

14

	q( t )	t	dq(t )		t
	W (t )=∫ u (t )dq =∫ u (t )				dt =∫u(t )i (t )dt ,	(1.10)
			dt
где q(t )	q(0)	0			0
	— величина заряда, прошедшего		через рассматриваемый участок			цепи к

моменту времени t . Из формул (1.9) и (1.10) тогда следует, что мощность равна произведению силы тока и напряжения:

 

p = iu .

(1.11)

 

Примечание –Мгновенная мощность является величиной алгебраической.Знак

ее определяется знаками напряжения и тока: при совпадении этих знаков ( i > 0 , u > 0 или i < 0 , u < 0 ) мощность положительна ( p > 0 ), что соответствует потреблению

 

энергии; при несовпадении знаков тока и напряжения ( i > 0 , u < 0 или i < 0 , u > 0 ) мощность отрицательна ( p < 0 ), что означает отдачу ее из участка цепи (такой участок

 

является источником энергии).

 

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 321; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!