Уравнение непрерывности электрического тока

Представим себе, в некоторой проводящей среде, где течет ток, замкнутую поверхность S. Для замкнутых поверхностей векторы нормалей, а следовательно, и векторы уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru принято брать наружу, поэтому интеграл уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru дает заряд, выходящий в единицу времени наружу из объема V, охваченного поверхностью S. Мы знаем, что плотность постоянного электрического тока одинакова по всему поперечному сечению S однородного проводника. Поэтому для постоянного тока в однородном проводнике с поперечным сечением S сила тока:

  уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru (7.3.1)  

Из (7.3.1) и постоянства значения I во всех участках цепи постоянного тока следует, что плотности постоянного тока в различных поперечных сечениях 1 и 2 цепи обратно пропорциональны площадям уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru и уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru этих сечений (рис. 7.2):

  уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru . (7.3.2)  

уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru

Рис. 7.2

Пусть S – замкнутая поверхность, а векторы уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru всюду проведены по внешним нормалям уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru . Тогда поток вектора уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru сквозь эту поверхность S равен электрическому току I, идущему вовне из области, ограниченный замкнутой поверхностью S. Следовательно, согласно закону сохранения электрического заряда, суммарный электрический заряд q, охватываемый поверхностью S, изменяется за время уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru на уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru , тогда в интегральной форме можно записать:

  уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru . (7.3.3)  

Это соотношение называется уравнением непрерывности. Оно является, по существу, выражением закона сохранения электрического заряда.

Дифференциальная форма записи уравнения непрерывности записывается так:

  уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru или уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru (7.3.4)  

В случае постоянного тока, распределение зарядов в пространстве должно оставаться неизменным:

уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru

следовательно,

  уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru (7.3.5)  

это уравнение непрерывности для постоянного тока (в интегральной форме).

Линии уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru в этом случае нигде не начинаются и нигде не заканчиваются. Поле вектора уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru не имеет источника. В дифференциальной форме уравнение непрерывности для постоянного тока уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru .

Если ток постоянный, то избыточный заряд внутри однородного проводника всюду равен нулю. В самом деле, т.к. для постоянного тока справедливо уравнение уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru , то

уравнение непрерывности электрического тока - student2.ru

Избыточный заряд может появиться только на поверхности проводника в местах соприкосновения с другими проводниками, а также там, где проводник имеет неоднородности.

ЭДС

Наши рекомендации