-->
|
|
|
Ãëàâà 15. Çàêîíû ïîñòîÿííîãî òîêà § 100. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê. Ñèëà òîêàÝëåêòðè÷åñêèé òîê — íàïðàâëåííîå äâèæåíèå çàðÿæåííûõ ÷àñòèö. Áëàãîäàðÿ ýëåêòðè÷åñêîìó òîêó îñâåùàþòñÿ êâàðòèðû, ïðèâîäÿòñÿ â äâèæåíèå ñòàíêè, íàãðåâàþòñÿ êîíôîðêè íà ýëåêòðîïëèòàõ, ðàáîòàåò ðàäèîïðèåìíèê è ò. ä. Ðàññìîòðèì íàèáîëåå ïðîñòîé ñëó÷àé íàïðàâëåííîãî äâèæåíèÿ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö — ïîñòîÿííûé òîê. Êàêîé ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä íàçûâàåòñÿ ýëåìåíòàðíûì? ×åìó ðàâåí ýëåìåíòàðíûé ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä? ×åì ðàçëè÷àþòñÿ çàðÿäû â ïðîâîäíèêå è äèýëåêòðèêå?
Ïðè äâèæåíèè çàðÿæåííûõ ÷àñòèö â ïðîâîäíèêå ïðîèñõîäèò ïåðåíîñ ýëåêòðè÷åñêîãî çàðÿäà èç îäíîé òî÷êè â äðóãóþ. Îäíàêî åñëè çàðÿæåííûå ÷àñòèöû ñîâåðøàþò áåñïîðÿäî÷íîå òåïëîâîå äâèæåíèå, êàê, íàïðèìåð, ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû â ìåòàëëå, òî ïåðåíîñà çàðÿäà íå ïðîèñõîäèò (ðèñ. 15.1, à). Ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïðîâîäíèêà â ñðåäíåì ïåðåñåêàåò îäèíàêîâîå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ â äâóõ ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ. Ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä ïåðåíîñèòñÿ ÷åðåç ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïðîâîäíèêà ëèøü â òîì ñëó÷àå, åñëè íàðÿäó ñ áåñïîðÿäî÷íûì äâèæåíèåì ýëåêòðîíû ó÷àñòâóþò â íàïðàâëåííîì äâèæåíèè (ðèñ. 15.1, á).  ýòîì ñëó÷àå ãîâîðÿò, ÷òî ïî ïðîâîäíèêó èä¸ò ýëåêòðè÷åñêèé òîê.
Ýëåêòðè÷åñêèé òîê èìååò îïðåäåë¸ííîå íàïðàâëåíèå.
Íàïðàâëåíèå òîêà ñîâïàäàåò ñ íàïðàâëåíèåì âåêòîðà íàïðÿæ¸ííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Åñëè òîê îáðàçîâàí äâèæåíèåì îòðèöàòåëüíî çàðÿæåííûõ ÷àñòèö, òî íàïðàâëåíèå òîêà ñ÷èòàþò ïðîòèâîïîëîæíûì íàïðàâëåíèþ äâèæåíèÿ ÷àñòèö.
Äåéñòâèå òîêà. Äâèæåíèå ÷àñòèö â ïðîâîäíèêå ìû íåïîñðåäñòâåííî íå âèäèì. Î íàëè÷èè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ïðèõîäèòñÿ ñóäèòü ïî òåì äåéñòâèÿì èëè ÿâëåíèÿì, êîòîðûå åãî ñîïðîâîæäàþò. Âî-ïåðâûõ, ïðîâîäíèê, ïî êîòîðîìó èä¸ò òîê, íàãðåâàåòñÿ. Âî-âòîðûõ, ýëåêòðè÷åñêèé òîê ìîæåò èçìåíÿòü õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ïðîâîäíèêà: íàïðèìåð, âûäåëÿòü åãî õèìè÷åñêèå ñîñòàâíûå ÷àñòè (ìåäü èç ðàñòâîðà ìåäíîãî êóïîðîñà è ò. ä.). Â-òðåòüèõ, òîê îêàçûâàåò ñèëîâîå âîçäåéñòâèå íà ñîñåäíèå òîêè è íàìàãíè÷åííûå òåëà. Ýòî äåéñòâèå òîêà íàçûâàåòñÿ ìàãíèòíûì. Òàê, ìàãíèòíàÿ ñòðåëêà âáëèçè ïðîâîäíèêà ñ òîêîì ïîâîðà÷èâàåòñÿ. Ìàãíèòíîå äåéñòâèå òîêà â îòëè÷èå îò õèìè÷åñêîãî è òåïëîâîãî ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì, òàê êàê ïðîÿâëÿåòñÿ ó âñåõ áåç èñêëþ÷åíèÿ ïðîâîäíèêîâ. Õèìè÷åñêîå äåéñòâèå òîêà íàáëþäàåòñÿ ëèøü ó ðàñòâîðîâ è ðàñïëàâîâ ýëåêòðîëèòîâ, à íàãðåâàíèå îòñóòñòâóåò ó ñâåðõïðîâîäíèêîâ.  ëàìïî÷êå íàêàëèâàíèÿ âñëåäñòâèå ïðîõîæäåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà èçëó÷àåòñÿ âèäèìûé ñâåò, à ýëåêòðîäâèãàòåëü ñîâåðøàåò ìåõàíè÷åñêóþ ðàáîòó.
Ñèëà òîêà. Åñëè â öåïè èä¸ò ýëåêòðè÷åñêèé òîê, òî ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ÷åðåç ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïðîâîäíèêà âñ¸ âðåìÿ ïåðåíîñèòñÿ ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä.
Åñëè ÷åðåç ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïðîâîäíèêà çà âðåìÿ Δt ïåðåíîñèòñÿ çàðÿä Δq, òî ñðåäíåå çíà÷åíèå ñèëû òîêà ðàâíî:
Ñèëà ïåðåìåííîãî òîêà â äàííûé ìîìåíò âðåìåíè îïðåäåëÿåòñÿ òàêæå ïî ôîðìóëå (15.1), íî ïðîìåæóòîê âðåìåíè Δt â òàêîì ñëó÷àå äîëæåí áûòü î÷åíü ìàë. Ñèëà òîêà, ïîäîáíî çàðÿäó, — âåëè÷èíà ñêàëÿðíàÿ. Îíà ìîæåò áûòü êàê ïîëîæèòåëüíîé, òàê è îòðèöàòåëüíîé. Çíàê ñèëû òîêà çàâèñèò îò òîãî, êàêîå èç íàïðàâëåíèé îáõîäà êîíòóðà ïðèíÿòü çà ïîëîæèòåëüíîå. Ñèëà òîêà I > 0, åñëè íàïðàâëåíèå òîêà ñîâïàäàåò ñ óñëîâíî âûáðàííûì ïîëîæèòåëüíûì íàïðàâëåíèåì âäîëü ïðîâîäíèêà.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå I < 0.
|
|
|