-->
|
|
|
Ãëàâà 15. Çàêîíû ïîñòîÿííîãî òîêà § 100. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê. Ñèëà òîêà (îêîí÷àíèå)
Ñâÿçü ñèëû òîêà ñî ñêîðîñòüþ íàïðàâëåííîãî äâèæåíèÿ ÷àñòèö. Ïóñòü öèëèíäðè÷åñêèé ïðîâîäíèê (ðèñ. 15.2) èìååò ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïëîùàäüþ S. Çà ïîëîæèòåëüíîå íàïðàâëåíèå òîêà â ïðîâîäíèêå ïðèìåì íàïðàâëåíèå ñëåâà íàïðàâî. Çàðÿä êàæäîé ÷àñòèöû áóäåì ñ÷èòàòü ðàâíûì q0.  îáú¸ìå ïðîâîäíèêà, îãðàíè÷åííîì ïîïåðå÷íûìè ñå÷åíèÿìè 1 è 2 ñ ðàññòîÿíèåì Δl ìåæäó íèìè, ñîäåðæèòñÿ nSΔl ÷àñòèö, ãäå n — êîíöåíòðàöèÿ ÷àñòèö (íîñèòåëåé òîêà). Èõ îáùèé çàðÿä â âûáðàííîì îáú¸ìå q = q0nSΔl. Åñëè ÷àñòèöû äâèæóòñÿ ñëåâà íàïðàâî ñî ñðåäíåé ñêîðîñòüþ υ, òî çà âðåìÿ
Ýòà åäèíèöà óñòàíîâëåíà íà îñíîâå ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ òîêîâ. Èçìåðÿþò ñèëó òîêà àìïåðìåòðàìè. Ïðèíöèï óñòðîéñòâà ýòèõ ïðèáîðîâ îñíîâàí íà ìàãíèòíîì äåéñòâèè òîêà.
Ñêîðîñòü óïîðÿäî÷åííîãî äâèæåíèÿ ýëåêòðîíîâ â ïðîâîäíèêå. Íàéä¸ì ñêîðîñòü óïîðÿäî÷åííîãî ïåðåìåùåíèÿ ýëåêòðîíîâ â ìåòàëëè÷åñêîì ïðîâîäíèêå. Ñîãëàñíî ôîðìóëå (15.2) Ïóñòü, íàïðèìåð, ñèëà òîêà I = 1 À, à ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ïðîâîäíèêà S = 10-6 ì2. Ìîäóëü çàðÿäà ýëåêòðîíà å = 1,6 • 10-19 Êë. ×èñëî ýëåêòðîíîâ â 1 ì3 ìåäè ðàâíî ÷èñëó àòîìîâ â ýòîì îáú¸ìå, òàê êàê îäèí èç âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ êàæäîãî àòîìà ìåäè ÿâëÿåòñÿ ñâîáîäíûì. Ýòî ÷èñëî åñòü n ≈ 8,5 • 1028 ì-3 (ýòî ÷èñëî ìîæíî îïðåäåëèòü, åñëè ðåøèòü çàäà÷ó 6 èç § 54). Ñëåäîâàòåëüíî,
Êàê âèäèòå, ñêîðîñòü óïîðÿäî÷åííîãî ïåðåìåùåíèÿ ýëåêòðîíîâ î÷åíü ìàëà. Îíà âî ìíîãî ðàç ìåíüøå ñêîðîñòè òåïëîâîãî äâèæåíèÿ ýëåêòðîíîâ â ìåòàëëå. Óñëîâèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ñóùåñòâîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà.
Îäíàêî ýòîãî åù¸ íåäîñòàòî÷íî äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ òîêà.
Åñëè ýòà ñèëà ïåðåñòàíåò äåéñòâîâàòü, òî óïîðÿäî÷åííîå äâèæåíèå çàðÿæåííûõ ÷àñòèö ïðåêðàòèòñÿ èç-çà ñòîëêíîâåíèé ñ èîíàìè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè ìåòàëëîâ èëè íåéòðàëüíûìè ìîëåêóëàìè ýëåêòðîëèòîâ è ýëåêòðîíû áóäóò äâèãàòüñÿ áåñïîðÿäî÷íî. Íà çàðÿæåííûå ÷àñòèöû, êàê ìû çíàåì, äåéñòâóåò ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ñ ñèëîé
Åñëè âíóòðè ïðîâîäíèêà èìååòñÿ ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, òî ìåæäó êîíöàìè ïðîâîäíèêà â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëîé (14.21) ñóùåñòâóåò ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ. Êàê ïîêàçàë ýêñïåðèìåíò, êîãäà ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ íå ìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè, â ïðîâîäíèêå óñòàíàâëèâàåòñÿ ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê. Âäîëü ïðîâîäíèêà ïîòåíöèàë óìåíüøàåòñÿ îò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ íà îäíîì êîíöå ïðîâîäíèêà äî ìèíèìàëüíîãî íà äðóãîì, òàê êàê ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä ïîä äåéñòâèåì ñèë ïîëÿ ïåðåìåùàåòñÿ â ñòîðîíó óáûâàíèÿ ïîòåíöèàëà.
Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó 1. ×òî îïðåäåëÿåò ñðåäíþþ ñêîðîñòü äðåéôà ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ? 2. Ïî÷åìó åäèíèöó òîêà îïðåäåëÿþò ïî ìàãíèòíîìó âçàèìîäåéñòâèþ?
<<< Ê íà÷àëó ïàðàãðàôà Ñëåäóþùàÿ ñòðàíèöà >>>
|
|
|