Електричний струм. Сила струму

Електричний струм – спрямований рух заряджених частинок. Завдяки електричному току висвітлюються квартири, приводяться в рух верстати, нагріваються конфорки на електроплитах, працює радіоприймач і т. д.

Розглянемо найбільш простий випадок спрямованого руху заряджених частинок – постійний струм.

При русі заряджених частинок в провіднику відбувається перенесення електричного заряду з однієї точки в іншу. Однак якщо заряджені частинки здійснюють безладне тепловий рух, як, наприклад, вільні електрони в металі, то переносу заряду не відбувається (рис. 15.1, а). Поперечний переріз провідника в середньому перетинає однакове число електронів у двох протилежних напрямках. Електричний заряд переноситься через поперечний переріз провідника лише в тому випадку, якщо поряд з безладним рухом електрони беруть участь в направленому русі (рис. 15.1, б). У цьому випадку говорять, що по провіднику йде електричний струм.

Запам’ятай
Електричним струмом називають впорядкована (спрямований) рух заряджених частинок.

Електричний струм має певний напрям.

Важливо
За напрямок струму беруть напрямок руху позитивно заряджених частинок.

Якщо переміщати нейтральне в цілому тіло, то, незважаючи на впорядкований рух величезного числа електронів і атомних ядер, електричний струм не виникне. Повний заряд, стерпний через будь-який перетин, буде при цьому рівним нулю, оскільки заряди різних знаків переміщаються з однаковою середньою швидкістю.

Напрямок струму збігається з напрямком вектора напруженості електричного поля. Якщо струм утворений рухом негативно заряджених частинок, то напрямок струму вважають протилежним напрямку руху частинок.

Вибір напрямку струму не дуже вдалий, оскільки в більшості випадків струм являє собою впорядкований рух електронів – негативно заряджених частинок. Вибір напрямку струму був зроблений у той час, коли про вільних електронах в металах ще нічого не знали.

Дія струму. Рух частинок в провіднику ми безпосередньо не бачимо. Про наявність електричного струму доводиться судити по тих діях чи явищам, які його супроводжують.

По-перше, провідник, по якому йде струм, нагрівається.

По-друге, електричний струм може змінювати хімічний склад провідника: наприклад, виділяти його хімічні складові частини (мідь з розчину мідного купоросу і т. Д.).

По-третє, струм робить силову дію на сусідні струми і намагнічені тіла. Ця дія струму називається магнітним.

Так, магнітна стрілка поблизу провідника зі струмом повертається. Магнітна дія струму на відміну від хімічного і теплового є основним, так як проявляється у всіх без винятку провідників. Хімічна дія струму спостерігається лише у розчинів і розплавів електролітів, а нагрівання відсутня у надпровідників.

У лампочці розжарювання внаслідок проходження електричного струму випромінюється видиме світло, а електродвигун здійснює механічну роботу.

Зберіть ланцюг, що складається з джерела (батарейки), реостата, лампочки і ключа. Піднесіть компас до реостата зверху. Відмітьте, як орієнтована стрілка компаса. Замкніть ключ. Чи змінилася орієнтація стрілки компаса? Зробіть висновок.

Сила струму. Якщо в ланцюзі йде електричний струм, то це означає, що через поперечний переріз провідника весь час переноситься електричний заряд.

Запам’ятай
Заряд, перенесений в одиницю часу, служить основною кількісною характеристикою струму, званої силою струму.

Сила змінного струму в даний момент часу визначається також за формулою (15.1), але проміжок часу Δt в такому випадку повинен бути дуже малий.

Сила струму, подібно заряду, – величина скалярна. Вона може бути як позитивною, так і негативною. Знак сили струму залежить від того, яке з напрямків обходу контуру прийняти за позитивне. Сила струму I> 0, якщо напрямок струму збігається з умовно обраним позитивним напрямком уздовж провідника. В іншому випадку I <0.

Зв’язок сили струму зі швидкістю спрямованого руху частинок. Нехай циліндричний провідник (рис. 15.2) має поперечний переріз площею S. За позитивний напрямок струму в провіднику приймемо напрямок зліва направо. Заряд кожної частки будемо вважати рівним q0. В обсязі провідника, обмеженому поперечними перетинами 1 і 2 з відстанню Δl між ними, міститься nSΔl частинок, де n – концентрація часток (носіїв струму). Їх загальний заряд в обраному обсязі q = q0nSΔl. Якщо частинки рухаються зліва направо з середньою швидкістю υ, то за час всі частинки, укладені в розглянутому обсязі, пройдуть через поперечний переріз 2.

Посилання на основну публікацію