• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Направлений|спрямований| рух вільних заряджених частинок|часток| в провіднику під дією електричного поля називається електричним струмом|током| провідності.

ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ|тік| В ПРОВІДНИКАХ

Явище зсуву|зміщення| вільних заряджених частинок|часток| на поверхню провідника, поміщеного в електричне поле, називається електростатичною індукцією.

В результаті|унаслідок| розділення|поділу| зарядів в провіднику створюється внутрішнє електричне поле з|із| напруженістю E_m, направлене|спрямоване| протилежно зовнішньому. Рух вільних електронів в провіднику при електростатичній індукції існує короткочасно, але|та| продовжується|триває| до тих пір, поки напруженості зовнішнього і внутрішнього полів не стануть рівними.

При рівності E₀ = E_m розділення|поділ| зарядів в провіднику припиняється, оскільки|тому що| результуюча напруженість електричного поля дорівнює нулю|нуль-індикатору|.

Завдяки наявності в провіднику вільних заряджених частинок|часток| електростатичне поле в нім існувати не може.

Напруга|напруження| між двома будь-якими точками провідника дорівнює нулю|нуль-індикатору|, отже потенціонал| його в усіх точках один і той же. Таким чином, провідник єэквіпотенціональний| об'єм|обсягом|,айого поверхня є|з'являється| эквіпотенціональною| поверхнею результуючого електричного поля.

Якщо в електричному полі помістити провідник з порожниною усередині, то і в цьому випадку заряджені частинки будуть тільки на поверхні. Усередині металу і усередині порожнини електричне поле відсутнє.

Це властивість провідників використовується для електричного екранування, тобто|цебто| для захисту якого – небудь | пристрою|устрою| від дії зовнішнього електричного поля ( об'єкт, що захищається, поміщається в металеву коробку або сітку з|із| малими отворами).

На заряджені частинки|частки| в електричному полі діють електричні сили F_э. Якщо |електричне поле підтримується в провіднику, то вільні заряджені частинки|частки|, що беруть участь в тепловому безладному русі, набувають|придбавають| швидкостей, що становлять, уздовж|вздовж| ліній напруженості поля. За цієї умови частинки|частки| рухаються|сунуть| переважно в одному напрямі|направленні|: позитивні по напряму|направленню| поля, а негативні|заперечні| у зворотний бік.

Частинки|частки|, створюючі струм|тік| ( їх ще називають носіями заряду ), є|з'являються| структурними елементами самих провідників.У провідниках другого роду, до яких відносяться розплавлені солі|соль|, розчини кислот, лугів, солей|соль|, носіями електричного заряду є|з'являються| заряджені атоми і молекули – іони. Тому електричний струм|тік| в провідниках другого роду супроводиться|супроводжується| хімічними змінами і перенесенням|переносом| речовини (наприклад, явище електролізу ).

У провідниках першого роду, до яких відносяться метали, струм утворюється вільними електронами, тому електропровідність називається електронною.

Раніше було відмічено, що всі електрони однакові, тому в провідниках з|із| електронною провідністю електричний струм|тік| не супроводиться|супроводжується| зміною хімічного складу провідника. Не виявляється і перенесення|перенос| речовини, оскільки|тому що| маса електронів дуже мала в порівнянні з масою ядра.

Електронна теорія електропровідності добре пояснює|тлумачить| явище електричного струму|току| в металах, дозволяє дати цілком|сповна| задовільну якісну і кількісну характеристику супутнім струму|току| ефектам: нагріванню провідників і електричному опору.

Проте|однак| вона не роз'яснює|роз'ясняє| різну електропровідність металів Відповідь на це питання дає зонна теорія.

На рис.1.11а,б показано два можливі випадки розташування верхніх дозволених областей зонної діаграми.

Енергія електронів

W W W Зона провідності     Зона Генерація провідності Wс Заборонена ΔW зона ΔW Валентна зона Wv Рекомбінація Валентна зона

а) б) в)

Рис. 1.11 - Схеми рівнів енергії:

а) - у металах; б) - у діелектриках; в) - у власних напівпровідниках

У випадку а зона вільних рівнів 3 впритул примикає до валентної зони 1 або перекриває її. Незалежно від заполнееия валентної зони тіло буде провідником, оскільки вище зайнятих електронами рівнів є близькі за значенням енергії вільні рівні. Тверде тіло буде прводником і у випадку б, коли дозволені області розділені забороненою зоною 2, але валентна зона не заповнена до кінця.

Обидві діаграми відносяться до металів. Їх хороша|добра| електропровідність залежить не від числа валентних електронів| в атомі, як це витікає з електронної теорії, а від вільних рівнів енергії.

У|біля| одновалентних металів валентна зона заповнена лише наполовину, оскільки|тому що| число дозволених рівнів в кристалі дорівнює числу валентних електронів, але|та| кожен рівень можуть зайняти|позичати| два електрони. Тому одновалентні метали ( мідь, срібло, золото, лужні метали) мають найбільш високу електропровідність. Під дією електричного поля електрони отримують|одержують| додаткову енергію і легко переходять на вільні рівні, чим і забезпечується направлений|спрямований| їх рух. Інтенсивність явища електричного струму оцінюється фізичною величиною, яка називається силою електричного струму. У практиці цю величину, як і само явище, називають електричним струмом, або просто струмом.

Величина струму|току| провідності визначається електричним зарядом всіх частинок|часток|, що проходить через поперечний перетин провідника в одиницю часу. Припустимо|передбачатимемо|, що через поперечний перетин провідника S за t сeк. рівномірно проходить|минає| t електронів.Заряд кожного електрона е_0, тому загальний заряд частинок, що пройшли через перетин за цей час

Відношення|ставлення|

(1.7)

виражає|виказує| заряд, перенесений електронами через перетин провідника за 1 с., тобто|цебто| ток (I).|

Одиниця вимірювання|виміру| електричного струму|току| ампер|ампер-хвилина| (А) в Міжнародній системі одиниць є|з'являється| одною з основних.

У практиці застосовують також похідні від ампера|ампер-хвилини|:

1 кілоампер (кА|) = 10³ А – для вимірювання|виміру| великих струмів|токів|;

1міліампер| |(мА|) = 10^-3 А

1 мікроампер (мкА|) =10^-6 А– для вимірювання|виміру| малих струмів|токів|.

Позитивним напрямом|направленням| електричного струму|току| умовно прийнято рахувати напрям|направлення|, в якому рухаються|сунуть| позитивно заряджені частинки|частки|. У металах позитивний напрям|направлення| струму|току| протилежний напряму|направленню| руху електронів.

Електричний струм|тік|, що тривало не змінюється по величині і напряму|направленню|, називається постійним (1 на рис.1.13.). Таким чином, для постійного струму|току| характерна|вдача| зміна заряду в одному напрямі|направленні| з|із| однаковою інтенсивністю.

Рис. 1.12 - Графіки електричного струму

Якщо струм|тік| з часом змінюється, то він називається змінним ( 2,3 на рис. 1.12)

По осі ординат на графіках в цьому випадку відкладаються миттєві значення струму|току|, які визначаються зміною заряду за нескінченно малий проміжок часу:

(1.8)

На кривій 3 рис. 2.2 показано миттєве значення струму|току| і ( t₁) яке він приймає у момент часу t₁.

У практичних розрахунках користуються поняттям щільності електричного струму|току| d.

При струмі|току| в провіднику 1 і поперечному перетині провіднику S чисельне значення щільності струму визначається відношенням

(1.9)

Одиниця щільності струму|току|

При постійному струмі|току|, не дивлячись на|незважаючи на| рух заряджених частинок|часток| провіднику, розподіл заряду в нім стаціонарно, оскільки|тому що| в будь-якому елементі об'єму|обсягу| за деякий проміжок часу заряд заряджених частинок|часток|, що йдуть|вирушають| і входять, однаковий.

Електричне поле, пов'язане з рухомими зарядженими частинками|частками| в провіднику, називається стаціонарним на відміну від електростатичного, пов'язаного з нерухомими зарядженими частинками|частками|.

Електричний струм|тік| в провіднику і відповідне йому стаціонарне електричне поле потрібно підтримувати, безперервно поповнюючи|доповнювати| енергію поля, яка витрачається у зв'язку з рухом заряджених частинок|часток|, перетворюючись на тепло.

Дослідами встановлено|установлений|, що інтенсивність електричного струму|току| пропорційна|пропорціональна| напруженості електричного поля і залежить від властивостей провідника. Щільність електричного струму|току| в провіднику виражається|виказує| твором|добутком| напруженості електричного поля Е і питомій електричній провідності g:

(1.10).

Питома електрична провідність характеризує електропровідність речовини, тобто|цебто| здібність до освіти|утворення| усередині|всередині| речовини електричного струму|току| провідності під дією електричного поля.

Розглянемо|розглядуватимемо| відрізок провідника завдовжки 1 і поперечним перерізом S (рис.1.13)

Рис.1.13 - До визначення електричного опору ділянки проводу|проводу|

Наявність електричного поля в провіднику означає, що потенціал його змінюється при переході від точки|точки| до точки|точки|, тобто|цебто| провідник не є|з'являється| эквіпотенціональним| об'ємом|обсягом|. Якщо поле рівномірне і направлене|спрямоване| уздовж|вздовж| провідника, то різниця потенціалів між його кінцями можна виразити|виказувати| у формулі (1.5)

Вважаючи електричний струм за рівномірно розподілений по перетину і враховуючи формулу (1.10.), отримаємо :

Звідси

Відношення|ставлення|

(1.11)

називається електричною провідністю провідника і позначається|значить| .

Електрична провідність показує, якої величини струм утворюється| в провіднику даних розмірів при напрузі на кінцях 1В. Одиниця електричної провідності

Залежність можна записати у такому вигляді

, (1.12)

де - величина зворотньої провідності, яка називається електричним опором провідника.

Опір струмопровідного матеріалу характеризується величиною, зворотній питомій провідності , яка називається питомим опором :

. (1.13)

Враховуючи формули можна записати вираз|вираження| для опору провідника через його розміри :

. (1.14)

Одиницею електричного опору є опором такого провідника, в якому при різниці потенціалів на кінцях 1 встановлюється струм в 1 :

По формулах (1.11) і (1.14) можна визначити величини питомої провідності , питомого опір і одиниці їх вимірювання. У СІ відповідно:

У практиці прийнято вимірювати довжину проводів в м, а перетин в мм, тому в довідкових таблицях питома провідність часто дається в

1/Ом×мм², а питомий опір в Ом×мм²/м.

Для напівпровідників і діелектриків величина зазвичай виражається в Ом×см.

Формула (1.10),(1.11) і (1.12) є|з'являються| математичним виразом|вираженням| закону Ома в застосуванні|вживанні| до ділянки провідника, в якому на електрони діють тільки|лише| сили електричного поля.

Читайте також:

1. Але відмінні від значення функції в точці або значення не існує, то точка називається точкою усувного розриву функції .
2. Аналіз умов ураження людини електричним струмом.
3. Безпека під час робіт з пересувними електростанціями і колійним електричним інструментом.
4. Безпечні методи звільнення потерпілого від дії електричного струму.
5. Безрозмірною характеристикою гідротрансформатора називається залежність коефіцієнтів пропорційності моментів насосного і турбінного коліс від його передаточного відношення.
6. В електронагрівачах використано одну з головних власти­востей електричного струму - здатність нагрівати провідники.
7. Взаємодія йонів солі, що утворюються в результаті електролітичної дисоціації з молекулами води, називається гідролізом солі.
8. Види електричних травм та дії електричного струму на людину.
9. Види ураження електричним струмом
10. Види ураження людини електричним струмом
11. Види цивільних правовідносин
12. Визначення. Точка О називається полюсом, а промінь l – полярною віссю.

Переглядів: 2229