Ток күші және ток тығыздығы

Электр зарядтарының бір бағыттағы реттелгенқозғалысын электр тогы деп атайды. Егер қарастырылып отырған ортада зарядталған бөлшектердің реттелген қозғалысы электр өрісінің әсерінен өтетін болса ондай ток өткізгіштік тогы деп аталады. Ток бағыты электр өрісі кернеулігінің бағытымен сәйкес келеді. Ток күші деп бірлік уақытта өткізгіштің көлденең қимасынан өтетін заряд мөлшерімен өлшенетін скаляр шаманы айтады. Егер dt уақытта мөлшері dq заряд тасымалданса, онда ток күші

. (15.1)

болады. Уақыт бойынша өзгермейтін (I = const) токты - тұрақты ток деп атайды. Ток күшінің өлшем бірлігі БХЖ-де - ампер (А). Бұл өлшем бірлік БХЖ-дегі негізгі бірліктердің бірі, ол екі токтың өзара әсерлесуі негізінде қабылданған. Токтың маңызды сипаттамаларының бірі – ток тығыздығы векторы . Ток тығыздығы векторы ток бағытымен бағытталған және оның сан мәні ток бағытына перпендикуляр dS ауданы арқылы өтетін dІ ток күшінің осы ауданға қатынасына тең болады:

, (15.2)

мұндағы - тогы өтетін аудан.

Егер ток кез келген аудан арқылы өтетін болса, онда

,

мұндағы -бетке нормаль бірлік вектор. БХЖ-де ток тығыздығының өлшем бірлігі: . Сонымен, өткізгіштік тогының болуының қажетті шарты – қарастырылып отырған ортада еркін электр зарядын тасымалдаушылардың (зарядталған бөлшектердің) және электр өрісінің болуы. П. Друде анықтап, Г. Лоренц дамытқан металдардың өткізгіштігінің классикалық электрондық теориясы тәжірибелік жолмен ұсынылған электр тогының негізгі заңдарын: Ом және Джоуль-Ленц заңдарын алуға мүмкіндік берді. Ток тығыздығы үшін Ом заңының өрнегі келесі түрде жазылады:

, (15.3)

мұндағы және -векторларының бағыттары бірдей болғандықтан, соңғы өрнекті мына түрде жазуға болады:

. (15.4)

Ток тығыздығының жылулық қуаты үшін Джоуль-Ленц заңы мына түрге келеді:

. (15.5)

Бұл өрнектердегі - меншікті электр өткізгіштігі, оған кері шама, яғни - өткізгіштің меншікті кедергісі деп аталады. (15.3) және (15.5) өрнектерден Ом және Джоуль заңдарының интегралдық түрлеріне өтуге болады.

64-СҰРАҚ

Бөгде күштер және олардың электр тізбектеріндегі рөлі. Электр қозғаушы күші және оның физикалық мағынасы. Электр кернеуі.

Бөгде күштер.

Электр тогының пайда болуы және өмір сүруі үшін қажеттілер:

1) реттеліп қозғалуға қабілетті еркін ток таситын- зарядталған бөлшектердің болуы.

2) Энергия толтырылып отыратын қандай да бір электр өрісінің болуы.

Егер тізбекте тек электростатикалық өрістің әсері болса, онда тасушылардың бұлай орын ауыструы нәтижесінде барлық нүктедегі потенциалдар теңеседі де, электр өрісі жоғалады.

Тұрақты токтың өмір сүруі үшін тізбекте тегі электростатикалық емес күштің есебінен потенциалдар айырымын тудыруға қабілетті және ұстап тұратын қондырғы керек.

Мұндай қондырғыны ток көзі деп атайды.

Тегі электростатикалық емес, ток көзі тарапынан зарядқа әсер ететін күшті бөгде күш деп атайды.

Бөгде күштің сандық сипаты бөгде күштің өрісі және оның оң бірлік зарядқа әсер ететін бөгде күштермен анықталатын кернеулігі болып табылады.

Бөгде күштің табиғаты әр түрлі болуы мүмкін. Мысалы гальваникалық элементке ол электродтар мен электролиттердің арасындағы химиялық реакцияның энергиясы есебінен пайда болады, генераторда генератор роторының айналуының механикалық энергиясы есебінен, күн батареясында фотон энергиясының есебінен т.б.пайда болады. Электр тізбегіндегі ток көзінің ролі, гидравликалық жүйедегі сұйықтың ағынының ұсталып тұруы үшін керекті насостың қызметі сияқты.

Бөгде күштердің әсерінен ток көзі ішінде электр өрісінің бағытына қарсы электр зарядтары қозғалады, соның әсерінен тізбек ұштарында потенциалдар айырымы ұсталып тұрып, тізбекпен тұрақты ток жүреді.