Провідники та діелектрики в електричному колі

Усі речовини за їх здатністю проводити електричний струм поділяються на провідники та діелектрики. До провідників належать метали, електроліти, плазма.

У металах носіями електричного заряду є електрони. Якщо помістити провідник в електричне поле, то весь статичний заряд провідника буде зосереджений на його поверхні. Усередині провідника поле дорівнює нулю.

До діелектриків належать гази, скло, пластмаса, полімерні речовини. Особливість будови діелектрика поясняє його поведінку в електричному полі. Під дією електричного поля електрони нейтрального атома або іони можуть зміщуватися в бік, протилежний полю. Створюється система зарядів - електричний диполь. Діелектрик стає поляризованим. Ці диполі утворюють електричне поле, напрямлене протилежно зовнішньому полю. У зв’язку з цим поле всередині діелектрика стає слабшим.

Діелектрична проникність середовища - це фізична величина, яка показує, у скільки разів напруженість електричного поля всередині діелектрика менша від напруженості поля у вакуумі.

10Електри́чний струм — упорядкований рух заряджених частинок у просторі: у металах це електрони, у напівпровідниках — електрони та дірки, в електролітах - додатно та від'ємно заряджені йони, в іонізованих газах — йони й електрони.

За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металевих провідниках протилежний напрямку руху електронів.

Електричний струм в речовині виникає під дією електричного поля. Електричне поле змушує рухатися вільні носії заряду: електрони, дірки чи іони. Узгоджений рух носіїв заряду в зовнішньому електричному полі називається дрейфовим струмом.

Електричний струм виникає також під дією відмінних від електричного поля причин. У таких випадках говорять, що електричний струм зумовлений сторонніми силами. Кількісною характеристикою здатності сторонніх сил створювати електричний струм є так звана електрорушійна сила, або скорочено ЕРС.

Розглянемо кілька різних прикладів створення струму сторонніми силами.

Дифузійний струм виникає тоді, коли носії заряду розпроділені в речовині неоднорідно. Дифузійний струм важливий для роботи напівпровідникових приладів, зокрема транзисторів.

У гальванічних елементах, батарейках, акумуляторах електричний струм виникає внаслідок хімічних перетворень, які відбуваються на межі електродів з електролітом.

У термоелектричних джерелах струму електричний струм виникає внаслідок градієнту температури.

Електричний струм викликається також змінним магнітним полем. Зміна магнітного потоку створює вихрове електричне поле, яке й призводить до руху носіїв заряду.

11Пості́йний струм — електричний струм, незмінний в часі.

Необхідно відзначити деяку некоректність терміну постійний струм: насправді для постійного струму незмінним є перш за все значення напруги(вимірюється у вольтах), а не значення струму (вимірюється в Амперах), хоча значення струму також може бути незмінним. Тому термін постійний струм слід розуміти як постійну напругу. Далі використовуватимемо термін саме в цьому значенні.

Використання терміну постійний струм (так само, як і змінний струм) підкреслює «силовий» характер даного сигналу, тобто це електричний сигнал, що передає потужність, призначений для живлення електричних пристроїв. У інших значеннях використовують точніші терміни: напруга, сигнал тощо

Нерідко цим терміном називають також електричний струм, який з часом може і змінюється за величиною, але не змінюється за напрямом (наприклад, пульсуючий електричний струм). Останнє обумовлюється можливістю розкладу одержуваного сигналу в ряд Фур'є, у якого постійна складова буде не нульова.

Постійний струм широко використовується в техніці: живлення переважної більшості електронних схем виконується постійним струмом. Змінний струм використовується переважно для зручнішої передачі від генератора до споживача. Перетворення постійного струму в змінний забезпечують інвертори.

12Кількісні характеристики[ред. • ред. код]

Кількісно електричний струм характеризується диференційною векторною величиною густиною струму, або у випадку струму в дротах — інтегральною величиною силою струму.

Густиною струму називають векторну величину, що визначається, як величина заряду, яка протікає через одиничну площу за одиницю часу. Вона позначається, зазвичай, латинською літерою . Напрямок густини струму визначається напрямком потоку заряду.

Силою струму через провідник називається величина

,

що відповідає кількості заряду , переміщеному через перетин провідника за проміжок часу . У системі СІ сила струму вимірюється в амперах. Відповідно, густина струму вимірюється в A/м².

Якщо за кожен проміжок часу заряд однаковий і напрямок струму незмінний, то такий струм називають постійним.

У випадку, коли ці величини змінні, силу струму описують так:

.

Такий струм називають змінним.

Дата добавления: 2015-08-10