Сила тока

Сила тока
$\ I$, $\ J$
Размерность	I
Единицы измерения
СИ	А
Примечания
скалярная величина

Классическая электродинамика

Электричество · Магнетизм

Электростатика Закон Кулона Теорема Гаусса Электрический дипольный момент Электрический заряд Электрическая индукция Электрическое поле Электростатический потенциал Магнитостатика Закон Био — Савара — Лапласа Закон Ампера Магнитный момент Магнитное поле Магнитный поток Магнитная индукция Электродинамика Векторный потенциал Диполь Потенциалы Лиенара — Вихерта Сила Лоренца Ток смещения Униполярная индукция Уравнения Максвелла Электрический ток Электродвижущая сила Электромагнитная индукция Электромагнитное излучение Электромагнитное поле Электрическая цепь Закон Ома Законы Кирхгофа Индуктивность Радиоволновод Резонатор Электрическая ёмкость Электрическая проводимость Электрическое сопротивление Электрический импеданс Ковариантная формулировка Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток Известные учёные Генри Кавендиш Майкл Фарадей Никола Тесла Андре-Мари Ампер Густав Роберт Кирхгоф Джеймс Клерк (Кларк) Максвелл Генри Рудольф Герц Альберт Абрахам Майкельсон Роберт Эндрюс Милликен

См. также: Портал:Физика

Электрическое напряжение
Сила тока
Электрическая мощность
Электрическое сопротивление

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

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

В качестве рассматриваемой поверхности часто используется поперечное сечение проводника.

Обычно обозначается символом $I$, от фр. intensité du courant.

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:

$I={\frac {U}{R}}.$

По закону Ома для полной цепи

$I={\frac {\varepsilon }{R+r}}$

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

$I=\int \limits _{S}qnv_{cp}\cos \alpha dS.$

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

$I=\int \limits _{S}env_{cp}\cos \alpha dS.$

где $e$ — элементарный электрический заряд.

Вектор $qn{\vec {v_{cp}}}$ 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.

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).

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит, 2004. — Т. III. Электричество. — С. 173—174. — 656 с. — ISBN 5-9221-0227-3.