Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Електричний струм і принцип його неперервностіСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Під електричним струмом розуміємо явище спрямованого руху носіїв електричних зарядів (струм вільних зарядів) та зміну електричного поля в часі (струм зміщення). Обидва ці явища супроводжуються появою магнітного поля. Додатним напрямом електричного струму прийнято вважати напрям руху носіїв позитивних зарядів. Основними видами електричного струму є: струм провідності, струм переносу (конвекції) та струм зміщення. Розглянемо їх окремо. Струмом провідності називають упорядкований рух заряджених частинок всередині провідника під дією електричного поля. Струм провідності зумовлений наявністю вільних електронів (у металах), іонів (в електролітах). Речовини з такою провідністю називаються провідниками. Це, як правило, метали и електроліти, які мають електронну та іонну провідність. Сила електричного струму (чи просто електричний струм) визначається кількістю заряду, що проходить крізь поверхню за одиницю часу, тобто
Якщо за однакові проміжки часу через поперечний переріз провідника проходить різна кількість заряду, струм вважається змінним і миттєве значення його визначається за (1.19); якщо за однакові проміжки часу через поперечний переріз провідника проходять однакові кількості заряду, струм називається постійним і визначається як
Диференційною мірою електричного струму є густина електричного струму (δ), значення якої знаходять із співвідношення
при перпендикулярному розташуванні струму di до площинки dS; δ є векторною величиною. Густина струму провідності дорівнює
де γ – питома електрична провідність провідника; – вектор напруженості електричного поля. Користуються також питомим електричним опором ρ = 1 / γ, розмірність якого є Ом ∙ мм / м, чи Ом∙м. Встановимо зв'язок у загальному випадку між силою електричного струму i та його густиною . Нехай через площу S (рис. 1.10) проходить струм, який зображений лініями струму i. Струм через елемент поверхні dS дорівнює , а через всю поверхню S:
Вектор чисельно дорівнює площі і напрямлений по нормалі перпендикулярно до . Струм переносу (конвекції) – це явище перенесення зарядів зарядженими частинками чи тілами, що рухаються у вільному просторі (рух заряджених елементарних частинок в пустоті, струм в електронних лампах, електричний струм у газах тощо). Виділимо в просторі, в якому рухаються зі швидкістю заряджені частинки з об'ємною густиною ρ, прямокутний паралелепіпед з елементарним об'ємом і з ребром , паралельним вектору (рис. 1.11). Заряд паралелепіпеда . Цей заряд за час проходить відстань . Отже: Оскільки вектори і збігаються, то вектор густини струму переносу визначить: , отже, остаточно маємо:
В (1.24) [ρ] = 1 Кл∙м-3 – об'ємна густина заряджених частинок, [ ] = 1 м ∙с-1 –швидкість руху заряджених частинок. Відзначимо, що для металевих і електролітичних провідників , і тому струмом переносу в цих провідниках нехтують. Струм зміщення iD існує за наявності змінного електричного поля в діелектрику чи в пустоті. Згідно з постулатом Максвелла під час внесення деякого заряду q у замкнену поверхню (рис. 1.4) крізь цю поверхню в напрямі зовнішньої нормалі в діелектрику й пустоті проходить (змішується) такий самий за знаком і значенням заряд, причому зміна його пов'язана з вектором зміщення співвідношенням (1.6) Отже і його густина:
Враховуючи (1.5), густину струму зміщення (1.25) запишемо у вигляді:
Компонента – відповідає тут зміщенню заряду, зв'язаного з частинками діелектрика (за рахунок поляризації діелектрика) крізь одиницю поверхні, перпендикулярної до напряму цього зміщення, під час зміни електронного поля (вектора напруженості Е) в діелектрику. Отже, він має наочне фізичне пояснення. Компонента характеризує процес, що відбувається під час зміни електричного поля в пустоті (тобто в просторі, де відсутні відомі нам частинки матерії), і його називають вектором густини струму зміщення в пустоті. Наочної інтерпретації цього струму при сучасному стані науки дати не можна, оскільки ми ще не знаємо внутрішньої структури електромагнітного поля та внутрішніх процесів, що в ньому відбуваються. У загальному випадку, остаточно, вектор густини струму визначається сумою всіх компонентів:
У колах постійного струму D (T) = const, отже, , і, ураховуючи ще, що , остаточно для кіл постійного струму маємо:
Якщо позначити повний електричний струм
і враховувати (1.27), то для будь-якої замкненої поверхні можемо записати:
що є загальним виразом принципу неперервності електричного струму, згідно з яким повний електричний струм крізь замкнену поверхню в будь-якому середовищі дорівнює нулеві. Його ще називають принципом замкненості електричного струму. Лінії електричного струму неперервні, не мають ні початку, ні кінця – утворюють замкнуті контури. Це випливає з принципу неперервності електричного струму. Якщо розглянути провідник однакового поперечного перерізу по всій довжині й в якому струм розподіляється рівномірно по всій його площі поперечного перерізу S (рис. 1.12), то вектори, збігаються. Враховуючи з (1.21), будемо мати, що:
У загальному випадку струм у часі може змінюватися довільно, як зображено на рис. 1.13, що спостерігається, наприклад, під час перехідних процесів, які виникають в електричних колах при переході від одного до іншого їх стану. Якщо зміна електричного струму в часі повторюється з деяким періодом Т (рис. 1.14), то такий струм називають змінним періодичним, або просто періодичним.
Якщо струм в часі змінюється гармонійно – за синусоїдним законом (рис. 1.15), його називають синусоїдним струмом. В зв'язку з цим часто періодичний несинусоїдний за формою струм називають несинусоїдним. Незмінний в часі електричний струм (рис. 1.16) називають постійним і позначають великою літерою I.
Додатним напрямом струму прийнято вважати напрям руху носіїв позитивних зарядів. У вітках схем електричних кіл умовно-додатний напрям струму позначають стрілками. Якщо в колі є тільки одне джерело постійної ЕРС, то додатні заряди будуть рухатися через вітку з ЕРС в напрямі стрілки ЕРС. Тому для того, щоб одержувати при розрахунках додатні значення струму через джерело, якщо в схемі діє тільки одна ЕРС, треба вибирати умовно-додатний напрям струму, який збігається з напрямом дії ЕРС. Одиниця сили струму є ампер і є однією з основних одиниць системи СІ: Похідні одиниці це 1 міліампер (1 мА = 10 -3А); 1 мікроампер (1 мкА = 10‑6А); 1 кілоампер (1кА = 10 3А).
|
||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-15; просмотров: 701; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.133.119.247 (0.008 с.) |