Какой ток называют током проводимости

(Электрический) ток проводимости

(Электрический) ток проводимости 1. Явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в пустоте, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от электрического заряда, переносимого свободными носителями заряда сквозь рассматриваемую поверхность

Употребляется в документе:

Электротехника. Термины и определения основных понятий

Телекоммуникационный словарь . 2013 .

• (Электрический) ток поляризации
• (Электрический) ток смещения в пустоте

Смотреть что такое «(Электрический) ток проводимости» в других словарях:

• Электрический ток проводимости — явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в пустоте, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от электрического заряда, переносимого свободными носителями… … Официальная терминология
• электрический ток проводимости — (величина) Скалярная величина, равная пределу отношения заряда, переносимого заряженными частицами сквозь рассматриваемую поверхность в веществе, обладающем электропроводностью, в течение некоторого промежутка времени, к этому промежутку времени … Политехнический терминологический толковый словарь
• (электрический) ток проводимости — 43 (электрический) ток проводимости Явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в пустоте, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от электрического заряда,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
• ТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, ТОК ПРОВОДИМОСТИ — (Electric current) сила Т. Э. количество электричества, проходящее в единицу времени через проводник. Единицей измерения силы Т. Э. в международной системе является один ампер (один кулон в сек.). Сила Т. Э. не имеет ничего общего с механической… … Морской словарь
• ток проводимости — Явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в пустоте, количественно характеризуемое скалярной величиной, равной производной по времени от электрического заряда, переносимого свободными носителями… … Справочник технического переводчика
• электрический ток — направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц: электронов, ионов и др. Условно за направление электрического тока принимают направление движения положительных зарядов. * * * ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, направленное… … Энциклопедический словарь
• электрический ток — [electric current] упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макротел. За направление тока принимаю направление движения положительно заряженных частиц; если ток создается отрицательно заряженными… … Энциклопедический словарь по металлургии
• ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК — упорядоченное (направленное) движение электрически заряж. ч ц или заряж. макроскопич. тел. За направление тока принимают направление движения положительно заряж. ч ц; если ток создаётся отрицательно заряж. ч цами (напр., эл нами), то направление… … Физическая энциклопедия
• ток проводимости — то же, что электрический ток. * * * ТОК ПРОВОДИМОСТИ ТОК ПРОВОДИМОСТИ, то же, что электрический ток (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК) … Энциклопедический словарь
• ТОК ПРОВОДИМОСТИ — то же, что (см.), т.е. электрический ток, являющейся результатом упорядоченного движения заряженных частиц относительно среды (т. е. внутри макроскопических тел) в определённом направлении … Большая политехническая энциклопедия

Ток проводимости

Током проводимости называется электрический ток, обусловленный движением заряженных частиц.

Комментарии: (0)

Пока комментариев нет, вы можете стать первым!

Sponsor

Самое читаемое

Sponsor

Advertisement

Физический словарь

Advertisement

Партнеры

Мы ВКонтакте

Новости почтой

Хотите получать последние новости по электронной почте?

Advertisement

Видео

Физика воздуха. Сжимаемость воздуха.

Что такое электричество? | ПРОСТО ФИЗИКА с Алексеем Иванченко

Курс подготовки к ЕГЭ. Физика. Урок №1 Кинематика равномерного движения

Батавские слезки — опыты

Тепловой рычаг — физические опыты

Секрет ЖК-монитора — поляризационная пленка

ЛАЗЕР В ВОДЕ — физические опыты

ЭЛЕКТРОХРОМНАЯ ПЛЕНКА с токопроводящим слоем и жидкокристаллической основой

Урок из космоса.Физика невесомости

Абсолютный ноль — погоня за абсолютным нулём

Последние комментарии

• 

Уважаемые пользователи! Наш проект переводится на VPS. » Что такое VPS?

Поломка прибора помогла решить 60-летнюю квантовую загадку » Ну! ДА ! тупо полез ремонтировать сам не заня что А если.Знал и проверял Т.

Ученые рассчитали точное замедление времени и подтвердили. » #647 Kulikov2000 : Замечено, что опровергают стандартно не СТО Эйнштейна, а собственные ф.

Сотрудничество » Вас интересует работа с такой аннотацией? Не смотря на то, что закон, по которому можно рас.

1.3. Ток проводимости и ток смещения

Для выяснения особенностей протекания тока проводимости в объемных телах рассмотрим проводящее тело в виде бесконечного слоя (рис. 1.5). К этому телу подведены два точечных электрода, соединенные с источником. Ток внутри вещества сконцентрируется вблизи кратчайшего расстояния между электродами, однако меньшая его часть ответвится в глубь тела.

Для описания состояния такой системы необходимо знать скорость и направление движения носителей заряда в каждой точке области протекания тока внутри тела. Для этого вводится понятие плотности тока проводимости. Вектор плотности тока проводимости описывается следующим образом:

— количество носителей заряда в единице объема вещества;

— заряд носителя, Кл;

— вектор скорости движения носителей заряда, м/с.

Плотность тока проводимости является мерой тока, протекающего через единичную площадку, перпендикулярную вектору скорости движения носителей. Скорость носителей и плотность тока проводимости пропорциональны напряженности электрического поля:

— электропроводность среды, См/м.

Электропроводность является коэффициентом пропорциональности между векторами плотности тока проводимости и напряженности электрического поля.

Формула (1.19) также относится к материальным уравнениями называется закономОма в дифференциальной форме.

Лучшими проводниками являются металлы. Максимальную электропроводность имеет серебро — 6.1*10 7 См/м. У меди она равна 5.7*10 7 См/м, а у алюминия — 3.2*10 7 См/м.

Если мы имеем дело с электрическим полем, постоянным во времени, тока проводимости достаточно. Однако в переменном поле только он не позволяет описать всю совокупность наблюдаемых явлений.

Рассмотрим цепь переменного тока с конденсатором. Переменный ток протекает между обкладками конденсатора и в том случае, когда между ними вакуум, то есть образо­вание тока проводимости невозможно. Соединительный провод, по которому течет ток проводимости, окружен кольцевыми линия­ми магнитного поля, которые как бы образуют «оболочку» вокруг него. Максвелл предположил, что эта «оболочка» не об­рывается у пластин конденсатора. Значит, переменное электрическое поле, так же как и ток проводимости, сопровождается появлением магнитного поля. Это дало Максвеллу основание для введения понятия тока сме­щения. Плотность тока смещения описывается формулой:

Природу тока смещения можно определить следующим образом. Всякое изменение электрического поля приводит к возникновению тока смещения.

Величина тока смещения прямо пропорциональна скорости изменения электрического поля.

2. Основные уравнения электродинамики

2.1. Первое уравнение Максвелла

Первое уравнение Максвелла является обобщением открытого Ампером закона полного тока. Ампер сформулировал этот закон следующим образом: циркуляция вектора напряженности магнитного поля по замкнутому контуру равна току, пронизывающему контур:

L – замкнутый контур,

dl – векторный дифференциал длины контура: dl = l₀dl,

l₀ – орт дифференциала длины контура,

J – вектор плотности тока, пронизывающего контур,

S — произвольная поверхность, опирающаяся на контур L,

dS — векторный дифференциал поверхности: dS = n₀dS,

n₀ — орт нормали к поверхности S, образующий с направлением обхода контура правовинтовую систему.

Форма замкнутого контура L может быть произвольной.

Под током, пронизывающим контур, Ампер понимал только ток проводимо­сти, что справедливо для постоянного во времени поля. В переменном поле необходимо учесть введенный Максвеллом ток смещения. При этом формула (2.1) примет вид:

Уравнение (2.2) записано для контура конечных размеров и называется первым уравнением Максвелла в интегральной форме.

К дифференциальной форме первого уравнения перейдем с помощью теоремы Стокса (формула (1.34), [6]). Она позволяет заменить циркуляцию векто­ра Н по контуру L интегралом от rot Н по поверхности S, опирающейся на этот контур:

Так как поверхность S выбрана произвольно, то равенство (2.3) может быть удовлетворено только в случае равенства подынтегральных выражений:

Равенство (2.4) называется первым уравнением Максвелла в дифференциальной форме. Это векторное уравнение эквивалентно трем скалярным уравне­ниям. В декартовой системе координат х, у, z они примут следующий вид:

Аналогичные уравнения в других системах координат могут быть получены с помощью формул перехода (2.5) – (2.7) или (2.11) – (2.13) [6].

Какой ток называют током проводимости

Электрическим током называется всякое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. Упорядоченное движение свободных электрических зарядов, возникающее в проводнике под действием электрического поля, называется током проводимости. За направление электрического тока условно принимается направление движения положительных зарядов.

Количественной мерой электрического тока является сила тока I – скалярная физическая величина, равная электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени:

Ток называется постоянным, если сила тока и его направление не изменяются со временем, I=q/t.

Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока:

Сила тока в проводнике равна

где j_n – проекция вектора плотности тока на нормаль.

Для постоянного тока I=jS. (3)

Кулоновские силы электростатического взаимодействия между зарядами приводят к перераспределению их в проводнике, поле в проводнике исчезает, потенциалы во всех точках выравниваются. По этому для поддержания тока необходимы неэлектростатические, сторонние электрические силы, способные поддерживать разность потенциалов. Такие силы создаются источником тока (аккумулятор, генератор и т.д.).

Для любой точки внутри проводника, по которому течет ток

– напряженность поля в данной точке;
– напряженность кулоновского поля;
– напряженность поля сторонних сил.

Произведение тока на сопротивление данного участка 1–2 цепи численно равно сумме разности потенциалов и ЭДС, действующей на этом участке цепи:

где I – сила тока, R – сопротивление участка цепи,

– вектор, численно равный элементу dl длины проводника и направленный по касательной к проводнику в ту же сторону, что и вектор

ЭДС на участке 1–2

ЭДС равна работе, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

Напряжением U₁₂ (падением напряжения) на участке цепи 1–2 называется физическая величина, численно равная работе, совершаемой суммарным полем кулоновских и сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда

Сопротивление участка цепи R=ρl/S, (7)

где ρ – удельное сопротивление проводника, l – длина проводника, S – сечение его.

Закон Ома для участка цепи U=IR. (8)

R – суммарное сопротивление всей цепи.

Найдем связь между плотностью тока j и полем E. Из (8) следует I=U/R, представим ток I=jS (3), напряжение U=El и сопротивление R=ρl/S, подставив эти величины, получим

Тогда в векторном виде

где σ – удельная электрическая проводимость. Выражение (10) представляет собой закон Ома в дифференциальной форме.

Закон Джоуля–Ленца можно записать как:

Удельной тепловой мощностью w называется количество энергии, выделяющейся за единицу времени в единице объема проводника

Используя соотношение j=&#961E, можно записать закон Джоуля–Ленца в дифференциальной форме

Зависимость удельного сопротивления от температуры:

где ρ₀ – удельное сопротивление при 0 0 С

α – температурный коэффициент сопротивления.

Электронная теория проводимости. Согласно теории Друде–Лоренца носители тока в металлах – электроны проводимости. Они свободно движутся, образуя электронный газ, между узлами кристаллической решетки, где располагаются ионы металла. Электроны при движении сталкиваются с ионами решетки, в результате чего устанавливается термодинамическое равновесие между электронным газом и решеткой. Электроны обладают такой же энергией теплового движения, как молекулы идеального газа и можно найти среднюю скорость теплового движения электронов

где k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура, m_e – масса электрона.

При T = 300 0 K, ≈ 10 5 м/с

Наложение внешнего электрического поля упорядочивает движение электронов, т.е. возникает электрический ток. Плотность тока в проводнике

где n – концентрация молекул, – средняя скорость упорядоченного движения.

Выбрав j = 10 7 А/н 2 , n = 10 2 м –3 , получим величину ≈ 10 –3 м/с, т.е. . Поэтому при вычислении результирующей скорости + можно заменить на .

При соударении электрона с ионами решетки энергия полностью передается иону, а в постоянном поле E электрон приобретает ускорение a=eE/m_e. Время пробега между двумя столкновениями τ, длина свободного пробега l и в конце пробега скорость упорядоченного движения равна

Среднее значение скорости = ½v_max=eEl/2m_e, тогда плотность тока равна

Сравнив (10) с (16), запишем для проводимости

Классическая теория объяснила законы Ома и Джоуля–Ленца, вместе с тем встретилась со значительными затруднениями. Из (17) следует, что сопротивление металлов ρ должно возрастать пропорционально

, т.к. n и l от температуры не зависят, а
Это противоречит опытным данным, согласно которым ρ~T.

Второе затруднение классической электронной теории связано со значением молярной теплоемкости твердых тел. Согласно закону Дюлонга–Пти теплоемкость кристаллической решетки равна C_v=3R=25 Дж/моль·К. С учетом теплоемкости электронного газа 3/2R, атомная теплоемкость металла должна быть 4,5R = 37,4 Дж/моль·К, что отличается от молекулярной теплоемкости диэлектриков (C_v=3R). Хотя эксперимент показывает, что теплоемкости металлов и диэлектриков практически одинаковы.

Классическая электронная теория так же не объясняет явление сверхпроводимости у металлов.

Эти затруднения можно объяснить только квантовой теорией металлов. Однако классическая теория не утратила своего значения и во многих случаях дает правильные результаты.