Сила тока

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Сила тока
\ I, \ J
Размерность

I

Единицы измерения
СИ

А

Примечания

скалярная величина

 Просмотр этого шаблона  Классическая электродинамика
VFPt Solenoid correct2.svg
Электричество · Магнетизм
См. также: Портал:Физика

Сила тока — физическая величина I, равная отношению количества заряда \Delta Q, прошедшего через некоторую поверхность за время \Delta t, к величине этого промежутка времени[1]:

I=\frac{\Delta Q}{\Delta t}.

В качестве рассматриваемой поверхности часто используется поперечное сечение проводника.

Сила тока в Международной системе единиц (СИ) измеряется в амперах (русское обозначение: А; международное: A), ампер является одной из семи основных единиц СИ. 1 А = 1 Кл/с.

По закону Ома сила тока I для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению R проводника этого участка цепи:

I = \frac{U}{R}.

Носителями заряда, движение которых, приводит к возникновению тока, являются заряженные частицы, в роли которых обычно выступают электроны, ионы или дырки. Сила тока зависит от заряда q этих частиц, их концентрации n, средней скорости упорядоченного движения частиц  \vec {v_{cp}}, а также площади S и формы поверхности, через которую течёт ток.

Если n и  \vec {v_{cp}} постоянны по объёму проводника, а интересующая поверхность плоская, то выражение для силы тока можно представить в виде

I = qnv_{cp} \cos \alpha S,

где \alpha  — угол между скоростью частиц и вектором нормали к поверхности.

В более общем случае, когда сформулированные выше ограничения не выполняются, аналогичное выражение можно записать только для силы тока dI, протекающего через малый элемент поверхности площадью dS:

dI = qnv_{cp} \cos \alpha dS.

Тогда выражение для силы тока, протекающего через всю поверхность, записывается в виде интеграла по поверхности

I = \int \limits_S q n v_{cp} \cos \alpha dS.

В металлах заряд переносят электроны, соответственно в этом случае выражение для силы тока имеет вид

I = \int \limits_S e n v_{cp} \cos \alpha dS.

где e — элементарный электрический заряд.

Вектор  q n \vec {v_{cp}} называют плотностью электрического тока. Как следует из сказанного выше, его величина равна силе тока, протекающей через малый элемент поверхности единичной площади, расположенный перпендикулярно скорости  \vec {v_{cp}} , а направление совпадает с направлением упорядоченного движения заряженных частиц[2].

Для измерения силы тока используют специальный прибор — амперметр (для приборов, предназначенных для измерения малых токов, также используются названия миллиамперметр, микроамперметр, гальванометр). Его включают в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить силу тока. Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении).

В случае переменного тока различают мгновенную силу тока, амплитудную (пиковую) силу тока и эффективную силу тока (равную силе постоянного тока, который выделяет такую же мощность).

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Сила тока электрического // Физическая энциклопедия / Д. М. Алексеев, А. М. Балдин, А. М. Бонч-Бруевич, А. С. Боровик-Романов, Б. К. Вайнштейн, С. В. Вонсовский, А. В. Гапонов-Грехов, С. С. Герштейн, И. И. Гуревич, А. А. Гусев, М. А. Ельяшевич, М. Е. Жаботинский, Д. Н. Зубарев, Б. Б. Кадомцев, И. С. Шапиро, Д. В. Ширков; под общ. ред. А. М. Прохорова. — М.: Советская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 496. — 704 с. — 40 000 экз.
  2. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит, 2004. — Т. III. Электричество. — С. 173—174. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3.

Литература[править | править вики-текст]

  • Б. М. Ярославский, Справочник по физике — М.,"Наука"

См. также[править | править вики-текст]