Направление — вектор — плотность — ток

Направление — вектор — плотность — ток

Cтраница 1

Направления векторов плотностей тока ia и ta совпадают с ориентирующим вектором.  [1]

Направление вектора плотности тока j совпадает с направлением вектора скорости упорядоченного движения носителей положительных зарядов.  [2]

Направление вектора плотности тока совпадает с направлением скорости направленного движения положительных зарядов в стационарном электрическом поле.  [3]

О) Укажите направление вектора плотности тока смещения в точке, расположенной на некотором расстоянии от тела, положительный заряд которого возрастает.  [4]

Плотность тока является векторной величиной, направление вектора плотности тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в данной точке проводника.

 [6]

Если элемент поверхности расположить так, чтобы положительная нормаль к нему совпадала с направлением вектора плотности тока, то предел отношения Ai / As получит наибольшее значение, равное плотности тока в точке А, причем направление положительной нормали мы связываем правилом правого винта с направлением обхода контура.  [7]

Если элемент поверхности расположить так, чтобы положительная нормаль к нему совпадала с направлением вектора плотности тока, то предел отношения At / As получит наибольшее значение, равное плотности тока в точке Л, причем направление положительной нормали мы связываем правилом правого винта с направлением обхода контура.  [8]

Если элемент поверхности расположить так, чтобы положительная нормаль к нему совпадала с направлением вектора плотности тока, то предел отношения Ai / As получит наибольшее значение, равное плотности тока в точке А, причем направление положительной нормали мы связываем правилом правого винта с направлением обхода контура.  [9]

Распределение электрического тока принято представлять с помощью линий тока; в каждой точке поля направление вектора плотности тока касательно к линии тока.  [10]

Линия тока — это линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора плотности тока.  [11]

Распределение электрического тока принято представлять с помощью ли — — зний тока; в каждой точке поля направление вектора плотности тока каса-тельно к линии тока.  [12]

В — магнитная индукция, я — угол между векторами Д1 и В; направление вектора Д1 совпадает с

направлением вектора плотности тока j; векторная величина Ml называется элементом тока.  [14]

Анализ уравнения ( 154) показывает, что величина скорости v перемещения зарядов ре потоком и скорости движения зарядов под действием электрического поля Е одного лор ядка. Следовательно, величина и направление вектора плотности тока в диэлектрической жидкости ( газе) существенно зависят от скорости движения жидкости даже в сильных полях ( 106 ч — Ю7 В / м), а при отсутствии внешнего поля ток почти полностью определяется движением жидкости.  [15]

Страницы:      1    2

Плотность тока — это… Что такое Плотность тока?

Связь между током и плотностью тока

Пло́тность то́ка — векторная физическая величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через единицу площади. Например, при равномерном распределении плотности тока и всюду ортогональности ее плоскости сечения, через которое вычисляется или измеряется ток, величина вектора плотности тока:

где I — сила тока через поперечное сечение проводника площадью S (также см.рисунок).

• (Иногда речь может идти о скалярной^[1] плотности тока, в таких случаях под ней подразумевается именно та величина j, которая приведена в формуле чуть выше).

В общем случае:

,

где  — нормальная (ортогональная) составляющая вектора плотности тока по отношению к элементу площади ; вектор — специально вводимый вектор элемента площади, ортогональный элементарной площадке и имеющий абсолютную величину, равную ее площади, позволяющий записать подынтегральное выражение как обычное скалярное произведение.

Как видим из этого определения, сила тока есть поток вектора плотности тока через некую заданную фиксированную поверхность.

В простейшем предположении, что все носители тока (заряженные частицы) двигаются с одинаковым вектором скорости и имеют одинаковые заряды (такое предположение может иногда быть приближенно верным; оно позволяет лучше всего понять физический смысл плотности тока), а концентрация их ,

или

где — плотность заряда этих носителей. (Направление вектора соответствует направлению вектора скорости , с которой движутся заряды, создающие ток, если q положително).

В реальности даже носители одного типа движутся вообще говоря и как правило с различными скоростями. Тогда под следует понимать среднюю скорость.

В сложных системах (с различными типами носителей заряда, например, в плазме или электролитах)

то есть вектор плотности тока есть сумма плотностей тока по всем типам подвижных носителей; где — концентрация частиц каждого типа, — заряд частицы данного типа, — вектор средней скорости частиц этого типа.

Выражение для общего случая может быть записано также через сумму по всем индивидуальным частицам:

(сама формула почти совпадает с формулой, приведенной чуть выше, но теперь индекс суммирования i означает не номер типа частицы, а номер каждой индивидуальной частицы, не важно, имеют они одинаковые заряды или разные, при этом концентрации оказываются уже не нужны).

Плотность тока и мощность

Работа, совершаемая электрическим полем над носителями тока, характеризуется, очевидно^[2], плотностью мощности [энергия/(время• объем)]:

где точкой обозначено скалярное произведение.

Чаще всего эта мощность рассеивается в среду в виде тепла, но вообще говоря она связана с полной работой электрического поля и часть ее может переходить в другие виды энергии, например такие, как энергия того или иного вида излучения, механическая работа (особенно — в электродвигателях) итд.

Закон Ома

В линейной и изотропной проводящей среде плотность тока связана с напряжённостью электрического поля в данной точке по закону Ома:

где  — удельная проводимость среды,  — напряжённость электрического поля. Или:

где  — удельное сопротивление.

В линейной анизотропной среде имеет место такое же соотношение, однако удельная электропроводность в этом случае вообще говоря должна рассматриваться как тензор, а умножение на нее — как умножение вектора на матрицу.

Формула для работы электрического поля (плотности ее мощности)

вместе с законом Ома принимает для изотропной электропроводности вид:

где и — скаляры, а для анизотропной:

где подразумевается матричное умножение (справа налево) вектора-столбца на матрицу и на вектор-строку, а тензор и тензор порождают соответствующие квадратичные формы.

4-вектор плотности тока

В теории относительности вводится четырёхвектор плотности тока (4-ток), составленный из объёмной плотности заряда ρ и 3-вектора плотности тока

4-ток является прямым и естественным обобщением понятия плотности тока на четырехмерный пространственно-временной формализм и позволяет, в чатстности, записывать уравнения электродинамики в ковариантном виде

[3].

Примечания

1. ↑ Чаще в таких случаях она даже не называется явно скаляром, но просто не упоминается ее векторный характер.
2. ↑ Это прямо следует из формул, приведенных выше вкупе с определением работы или с формулой мощности .
3. ↑ достаточно красивом и компактном.

Что такое плотность тока

Электрические провода, находящиеся под напряжением, постоянно испытывают определенную нагрузку. Поэтому очень часто возникает вопрос, что такое плотность тока и каким образом она влияет на качество электроснабжения. Фактически данная величина характеризует степень электрической нагрузки проводников. Она позволяет предотвратить излишние потери при прокладке кабельных линий. Во время использования устройств с высокой частотой, следует учитывать наличие дополнительных электродинамических эффектов.

Плотность электрического тока

Под действием электрического поля начинается упорядоченное перемещение зарядов, известное всем, как электрический ток. Обычно для движения зарядов используется какая-либо среда, которая называется проводником и является носителем тока.

Плотность тока совместно с другими факторами характеризует движение зарядов. Формула плотности тока дает описание электрического заряда, переносимого в течение 1 секунды через определенное сечение проводника, направленного перпендикулярно этому току.

Таким образом, с физической точки зрения плотность тока — это заряды, в определенном количестве протекающие через установленную единицу площади в период единицы времени. Данный параметр является векторной величиной и представляется в виде соотношения силы тока и площади поперечного сечения проводника, по которому и протекает этот ток. Модульное значение плотности тока будет равно: j = I/S. В этой формуле j является модулем вектора, I – силой тока, S – площадью поперечного сечения.

Векторы плотности тока и скорости движения токообразующих зарядов имеют одинаковое направление, если заряды обладают положительным значением и противоположное – когда они отрицательные.

В чем измеряется плотность тока? В качестве единицы измерения используется А/мм2. Данная величина применяется на практике, в основном, для принятия решения о выборе того или иного проводника в соответствии с его способностями выдерживать те или иные нагрузки. плотность играет важную роль, поскольку каждый проводник обладает сопротивлением. В результате потерь тока происходит нагрев проводника. Чрезмерные потери приводят к критическому нагреванию, вплоть до расплавления жил.

Для предотвращения подобных ситуаций, каждый потребитель рассчитывается на определенную плотность, по которой подбирается и оптимальное сечение проводника. Во время проектирования, помимо расчетных формул, используются уже готовые таблицы, содержащие все необходимые исходные данные, на основе которых можно получить конечный результат.

Следует помнить, что у разных проводников неодинаковая плотность электрического тока. В современных условиях практикуется использование преимущественно медных проводов, где это значение не превышает 6-10 А/мм2. Это приобретает особую актуальность в условиях длительной эксплуатации, когда проводка должна работать в облегченном режиме. Повышенные нагрузки допускаются, но лишь на короткий период времени.

Сила тока и плотность

Для того чтобы понять, как работает та или иная электрическая величина, необходимо знать условия и степень их взаимодействия между собой. Большое значение имеет зависимость силы и плотности тока в проводнике. Перед тем как рассматривать эту зависимость следует более подробно остановиться на понятии электрического тока.

Под действием определенных факторов в металлах, выступающих в роли основных проводников, образуется направленное движение заряженных частиц. Как правило, это электроны, обладающие отрицательным зарядом. Существуют и другие проводники, называемые электролитами, в которых направленное движение создается ионами, которые могут быть положительными или отрицательными. Третий вид проводников представляет собой различные газы, где электрический ток создается не только электронами, но и с помощью положительных и отрицательных ионов. Величину плотности тока можно определить в любом проводнике, но более наглядно это будет на примере металлов.

Условно электрический ток имеет направление, совпадающее с направлением движения положительно заряженных частиц. Для его создания и существования необходимо соблюдение двух основных условий. В первую очередь, это сами заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в проводнике под действием сил электрического поля. Соответственно, необходимо само электрическое поле, способное существовать в проводнике в течение длительного времени под действием источника тока.

Сила (I) и плотность (j) электрического тока являются его основными характеристиками. Сила тока считается скалярной физической величиной, определяемой как отношение заряда ∆q, проходящего через поперечное сечение проводника в течение некоторого времени ∆t, к данному временному промежутку. В виде формулы это будет выглядеть следующим образом: I = ∆q/∆t. Единицей измерения силы тока служит ампер. Это позволит в дальнейшем решить вопрос, как найти плотность тока.

Существует связь силы тока со скоростью свободных зарядов, находящихся в упорядоченном движении. Определить эту зависимость можно на примере участка проводника, имеющего площадь сечения S и длину ∆l. Заряд каждой частицы принимается за q0, а объем проводника ограничивается сечениями № 1 и № 2. В этом объеме количество частиц составляет nS∆l, где n является концентрацией частиц. Величина их общего заряда составляет: ∆q = q0nS∆l. Упорядоченное движение свободных зарядов осуществляется со средней скоростью hvi. Следовательно за установленный промежуток времени ∆t = ∆I/ hvi все частицы, находящиеся в этом объеме, пройдут через сечение № 2. В результате, сила тока составит I = ∆q/∆t, как уже и было отмечено.

Сила тока имеет непосредственную связь с плотностью тока j представляющей собой векторную физическую величину. Ее модуль определяется как отношение силы тока I и площади поперечного сечения проводника. Плотность формула отражает как j = I/S. Вектор плотности тока совпадает с вектором скорости упорядоченно движущихся положительно заряженных частиц. Постоянный ток обладает плотностью, имеющей стабильное значение на всем поперечном сечении проводника. Таким образом, плотность и сила тока самым тесным образом связаны между собой.

Поток — вектор — плотность — ток

Поток — вектор — плотность — ток

Cтраница 1

Поток вектора плотности тока сквозь замкнутую поверхность равен нулю. Это значит, что заряд, входящий в любой объем, равен заряду, выходящему из него за тот же промежуток времени.

 [2]

Поток вектора плотности тока проводимости сквозь замкнутую поверхность равен нулю. Это значит, что заряд, входящий в любой объем, равен заряду, выходящему из него за тот же промежуток времени. Линии вектора плотности тока б замкнуты.  [4]

Но поток вектора плотности тока сквозь какую-либо поверхность ( § 59) равен заряду, проходящему через эту поверхность за единицу времени. Поэтому, если считать положительным направление внешней нормали к поверхности параллелепипеда ( так же, как в § 16), то написанное выражение дает величину заряда, ежесекундно выходящего из параллелепипеда.  [5]

Но поток вектора плотности тока сквозь какую-либо поверхность ( § 61) равен заряду, проходящему через эту поверхность за единицу времени. Поэтому, если считать положительным направление внешней нормали к поверхности параллелепипеда ( так же, как в § 16), то написанное выражение дает величину заряда, ежесекундно выходящего из параллелепипеда.  [6]

Чему равен поток вектора плотности тока проводимости через какую-либо поверхность. Чему равен этот поток через замкнутую поверхность в случае постоянного тока.  [7]

Ток сквозь поверхность S равен потоку вектора плотности тока сквозь ту же поверхность.  [8]

Таким образом, электрический ток является потоком вектора плотности тока через поверхность; поэтому ток — величина скалярная. Мы приписываем, однако, току знак плюс, если направление тока в проводнике совпадает с движением положительных зарядов, и знак минус, если оно не совпадает.  [9]

Таким образом, сила тока представляет собой поток вектора плотности тока.  [10]

Таким образом, сила тока через какую-либо поверхность представляет собой поток вектора плотности тока через эту поверхность.  [11]

Знак минус указывает, что при возрастании количества зарядов внутри объема поток вектора плотности тока, входящий в объем, больше выходящего.  [12]

Там, где заканчиваются линии вектора плотности тока проводимости б, могут накапливаться заряды; поток вектора плотности тока проводимости через замкнутую поверхность может не равняться нулю.  [13]

Рассмотрим внутри проводящей среды бесконечно малый параллелепипед с ребрами dx, dy, dz, параллельными координатным осям, и с вершиной в точке ( х, у, г) и вычислим поток вектора плотности тока j через его поверхность.  [14]

Рассмотрим внутри проводящей среды бесконечно малый параллелепипед с ребрами dx, dy, dz, параллельными координатным осям, и с вершиной в точке ( х, у, г) и вычислим поток вектора плотности тока J через его поверхность.  [15]

Страницы:      1    2

Плотность электрического тока постоянный электрический ток

Электрический ток – это сложный физический процесс, изучением и исследованием которого продолжают заниматься тысячи ученых, физиков, энергетиков по всему миру. Фактически, такое известное явление как электрический ток, представляет собой упорядоченное движение, перемещение электрических зарядов в определенном направлении по проводникам.

Установлено, что ток движется именно в том направлении, куда перемещаются положительно заряженные частицы. В противоположном направлении движению тока отмечается перемещение отрицательных зарядов.

Рассмотрим типы электрического тока, встречающиеся на практике!

Чтобы понимать, что такое плотность электрического тока и каким образом данный параметр оказывает влияние на протекающие процессы в различных сферах, необходимо вспомнить, какие виды электрического тока существуют.

Токи проводимости

Их появление обеспечивается воздействием электрического поля. Здесь, необходимо отметить, что для различных типов проводников характерны определенные свойства частиц, которые осуществляют перенос заряды. Это:

• Электроток металлов, представляющий собой направленное перемещение свободных электронов;
• Электроток, в ряде случаев, в некоторых твердых телах и полупроводниках, может образовываться благодаря ориентированному, направляемому движению ионов;
• В жидких проводниках, среде, относящейся к категории электролитов, электрический ток формируется за счет осуществляющих разнонаправленное движение положительно заряженных частиц и отрицательных ионов.

Иные виды токов

• Конвекционные или переносные токи. Они формируются, провоцируются при инерционном перемещении свободных электронов (второе название – переносные токи).
• Электротоки в вакуумной среде. Это не что иное, как поток электронов, создаваемый в электронной лампе.

Ключевые параметры

При исследовании такого физического явления, как электрический ток, специалистами выделен ряд показателей, на которые не только необходимо обращать внимание в процессе работы, но и исследовать их влияние на данную величину. Основными параметрами электрического тока являются:

• Сила тока.
• Плотность электрического тока в проводнике.

Известно, что сила тока определяется как скалярная величина. В абсолютных значениях она прямо пропорциональна проходящему в определенный временной отрезок заряду через поперечное сечение проводника. Одновременно, сила тока будет обратно пропорциональна длительности данного временного отрезка.

Установлено, что в природе существует всего 2 вида тока: постоянный и переменный.

• Постоянным является такой ток, в котором через сечение проводника за единицу времени (временной отрезок) будет проходить всегда одинаковое количество электричества. И еще одно важное условие – при этом, направление движения частиц не меняется.

Для существования в природе постоянного тока должны быть созданы (соблюдены) определенные условия, а именно:

• Наличие свободных носителей заряда;
• Существование постоянно действующего электрического поля;
• Факт замкнутой цепи, по которой осуществляется циркуляция носителей заряда.

Отличительная особенность переменного тока от постоянного заключается в том, что здесь осуществляется переменное направление движения электронов. Все зависит от частоты подключенного генератора. Если учесть, что у нас принят параметр 50 Гц, то всего за 1 секунду направление движения электронов изменится ровно 100 раз. Это позволяет нам не задумываясь включать в розетку вилку любой стороной без угрозы КЗ.

Плотность электрического тока

Такой параметр как плотность, используется в качестве одного из параметров, позволяющих получить количественную оценку электрического тока (постоянного и переменного).

Электрический ток характеризуется тем, что перемещается он, распространяется по поверхности проводника неравномерно, величина тока постоянно колеблется и меняется, что сказывается и на таком параметре, как плотность тока.

И вот то, насколько сильно колеблется и каким образом фактически происходит рассредоточение электричества, силы тока по поперечному сечению проводника и характеризуется плотностью тока. Данный параметр является величиной векторной и позволяет, одновременно с насыщенностью электротока определить параметры сети. Данная физическая характеристика не постоянна, она меняется под воздействием изменения внешних условий.

Вычисляется как параметр, прямо пропорциональный электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника и, одновременно, обратно пропорциональный определенному временному отрезку (промежутку), в течение которого указанная величина тока заряд протекает по цепи. Учитывается также и обратно пропорциональная зависимость к площади сечения проводника (диаметрального). Важно для понимания: вектор плотности тока (а ранее мы установили, что данный параметр – это величина векторная) всегда направлен вдоль оси по направлению движения электрического тока.

Для постоянного тока неизменной на всем протяжении исследуемого периода остается не только сила тока, но и его плотность. Данные параметры одинаковы во всех сечениях проводника. Поэтому, если с помощью специальных фиксирующих приборов будет установлено изменение силы тока, это означает, что ток переменный. Соответственно, меняется и плотность его. В соответствии с формулой: j = I / S, отмечаем, что плотность тока будет равна величине заряда, который проходит через сечение проводника за единицу времени. Рассматривается поверхность среза, сделанного перпендикулярно по отношению к направлению движения электронов.

Как уже было отмечено ранее, переменный ток в секунду 100 раз меняет направление движения электронов. Соответственно, предположение, что ток здесь распределяется по сечению так же равномерно, аналогично постоянному току.

На самом деле, у переменных токов распределение плотности по сечению будет неравномерным. Для данной ситуации характерным является неравномерное распределение плотности по сечению, а именно: плотность постепенно повышается от оси проводника к его периферии. Если обеспечить высокую частоту в цепи, весь ток будет располагаться на поверхности проводника, и толщина такого слоя составит не более нескольких микрон. Данное явление в кругах физиков именуется «скит-эффектом» (от англ. «поверхностный слой» или «кожа»).

Теперь мы знаем, чему равна плотность электрического тока. Напомним, что измеряется данный физический параметр в единицах тока А (Амперах), разделенных на квадратный метр (А / м ²).

Подведем итог

Предоставленная в разделе информация раскрывает такие показатели сети, как сила тока и его плотность. Кроме того, указаны варианты существования тока (постоянный и переменный), названы их характерные особенности.

5.1 Вектор плотности тока. Закон Ома

Глава 5. Постоянный электрический ток.

§ 5.1 Вектор плотности тока. Закон Ома.

         Движение заряженных частиц в проводниках под действием приложенного электрического поля назвали электрическим током.

         Подвижными заряженными частицами в металлах являются электроны. Носители тока в полупроводниках — также электроны; в электролитах – ионы, в плазме – ионы и электроны.

         Основной характеристикой тока является плотность тока :

,                                       (5.1)

где  — средняя скорость электрона. Видно, что вектор  направлен вдоль скорости движения положительных зарядов.

         Через площадку  за единицу времени протекает количество электронов (количество электричества):

.                                       (5.2)

Рекомендуемые файлы

Тогда — сила тока, проходящего через площадку . Единицей измерения плотности тока  является , силы тока — А (ампер).

         Рассмотрим произвольную замкнутую поверхность  (рис. 5.1) и найдем поток вектора  сквозь эту поверхность:

,                 (5.3)

   где  — изменение заряда в единицу времени.

.

Знак “-” показывает, что если число положительных зарядов в объеме уменьшается, то поток  направлен из объема  наружу.

;

.                                    (5.4)

Уравнение (5.4) представляет собой уравнение непрерывности, выражающее закон сохранения заряда в объеме.

         Сравним его с теоремой Гаусса в дифференциальной форме:

;

Смысл уравнения в том, что источниками  являются заряды . Значит, из уравнения непрерывности следует, что источником тока является временное изменение заряда, токовые силовые линии начинаются там, где .

         Для постоянного тока , , то есть , : токовые линии всегда замкнуты для постоянного тока.

         Выясним условия, при которых может существовать постоянный ток. Для этого нужны сторонние источники, создающие направленное движение зарядов (). Связь  с  (напряженность стороннего поля) предполагается линейной:

                         —                  (5.5)

Здесь — коэффициент электропроводности; . Эта формула верна в точке проводника, где  и  постоянны, то есть имеет локальный характер, и носит название закона Ома в дифференциальной форме. Открыт Омом в 1827 г. Кавендиш установил экспериментально пропорциональность тока и напряжения еще в 1770 г., но никому об этом не сообщил.

Исследуем выражение (5.5) и найдем следствия из него. С учетом (5.1) имеем:

.

Оценим величину .

Для Cu: , и если  ; то .

Скорость теплового движения при : ; тогда      . Так как , то , т.е. движение электронов является равномерным, а должно быть равноускоренным, потому что происходит под действием силы. Чтобы объяснить это противоречие, запишем уравнение движения электронов:

,                                    (5.6)

где второе слагаемое учитывает столкновение электронов с решеткой в виде “эффективной силы трения“. Решение уравнения (5.6) имеет вид:

;

 найдем подстановкой решения в уравнение;  — из начальных условий: , :

,      .

Таким образом:           ,                                       (5.7)

где параметр  называется временем релаксации.

При  скорость электронов становится постоянной:

.

Тогда:

.             —                  (5.8)

Эта зависимость электропроводности от плотности электронов называется формулой Друде.

  Оценим время релаксации.

Для :

Ясно, что установление постоянного значения  после включения  происходит очень быстро.

         Куда уходит энергия, получаемая электронами в процессе разгона? На преодоление сил ”трения”, то есть на столкновения электронов с решеткой, что приводит к ее нагреванию. При движении заряда совершается работа . В единице объема выделится энергия:

                     (5. 9)

Значит, за единицу времени в единице объема выделится энергия:

.                                         (5.10)

Данная величина носит название тепловой мощности. Иначе:

.                                  (5.11)

Закон Джоуля (1841г.), Ленца (1842 г.) в дифференциальной форме, записанный выше, верен в локальной точке проводника.

         Интегральный вид этого закона можно вывести, зная количество тепла, выделившегося в проводнике объема  за время . Введем величину удельного сопротивления:

         .                                     (5.12)

Тогда, используя (5.9), запишем:

.               (5.13)

Для линейного проводника , где  — площадь сечения,  — элемент длины, . С учетом этого выражение (5.13) примет следующий вид:

;

;

,                                               (5.14)

где величина  характеризует сопротивление проводника. Подставляя выражение (5.14) в (5.11), получаем окончательно выражение для тепловой мощности:

.                                          (5.11’)

Единицей измерения мощности является ватт .

В основе всех приведенных выше формул лежит закон Ома. Область применимости этого закона связана с линейной зависимостью, т.е.  должно быть достаточно малым, чтобы ограничиться первым членом ряда:

.

Здесь единственная величина, которая может быть ограничена, это : .

             —

тепловая скорость электронов. Тогда .

Информация в лекции «14 Скорость точки в полярных координатах» поможет Вам.

Только начиная с таких полей могут проявляться нелинейные эффекты в законе Ома при прохождении тока в металлах. Технически допустимые значения  можно определить по максимальному значению допустимой плотности тока в металлических проводах. Так, для меди :

;                         (5. 15)

.                 (5.16)

Таким образом, технически используемые величины  в  раз меньше тех, которые ограничивают область применения в законе Ома.

         В плазме закон Ома не соблюдается, так как при низких давлениях величина  велика  (почти нет столкновений): { при гораздо большем токе, чем в металлах}.

2.1. Ток и плотность тока проводимости

Если в проводнике существует электрическое поле, оно вызывает упорядоченное движение зарядов, представляющих собой ток проводимости.

Свойство среды, характеризующее ее способность проводить ток, называют удельной проводимостью g. Единицей измерения удельной проводимости является сименс на метр (См/м).

Основной величиной в электрическом поле проводящей среды является плотность тока . Это векторная величина, совпадающая с направлением напряженности электрического поля. Численно плотность тока равна пределу отношения тока Di сквозь элемент поверхности Ds, нормальный к направлению движения заряженных частиц, к этому элементу, когда последний стремится к нулю

Ток, проходящий сквозь поверхность s конечных размеров, равен

Таким образом, ток есть поток вектора плотности тока.

Характерным отличием тока проводимости от других видов тока является то, что плотность тока проводимости при постоянной температуре пропорциональна напряженности электрического поля. Коэффициентом пропорциональности и является удельная проводимость g

(2.1)

Эта формула представляет закон Ома в дифференциальной форме.

Если от обеих частей последнего уравнения взять интеграл по замкнутому контуру, включающему в себя источник электродвижущей силы (ЭДС), то получим второй закон Кирхгофа

В общем случае говорят, что в замкнутом контуре действует электродвижущая сила е, если линейный интеграл напряженности электрического поля вдоль замкнутого контура не равен нулю, причем этот линейный интеграл равен ЭДС, действующей в контуре:

Если рассматривать поле только в области пространства вне источников ЭДС, то будет справедливо уравнение (1.3) и (1.4). Последнее позволяет сделать вывод о том, что вне источников ЭДС электрическое поле постоянных токов является, так же как и электростатическое поле, безвихревым. Такое поле является потенциальным, поэтому для его характеристики может быть введена функция координат U(x,y,z), называемая электрическим потенциалом, причем и в данном случае будет справедливо уравнение (1.7).

электрических цепей — Почему плотность тока имеет направление, а не ток?

Насколько я понимаю, вы действительно можете определить физическую величину, например $$ \ vec {I} = I \; \ vec {n_d} $$ где $ \ vec {n_d} $ — направление унитарного сноса. С этим нет проблем. Но самое главное — понять гармонию между разными количествами. Я имею в виду, что между $ I $ и $ \ vec {j} $ есть некоторые тонкости.

Ток определяется в соответствии с поверхностью $ A_t $ (и является локальной величиной: положением поверхности).Поскольку поверхность может иметь наклон (не перпендикулярно $ \ vec {n_d} $), то в общем случае следует писать $$ I = п \; д \; \ vec {A_t}. \ vec {v_d} = n \; q \; A_t \; \ vec {n_ {A_t}}. \ vec {v_d} = n \; q \; A_t \; cos (\ theta) .v_d $$ где $ \ theta $ — угол между $ \ vec {A_t} $ и $ \ vec {v_d} $ (если заряд $ q $ отрицательный, $ \ vec {I} $ и $ \ vec {n_d} $ будут имеют противоположную ориентацию, что соответствует обычному условию электрического тока). Конечно, если бы мы рассмотрели поверхность $ A $, которая перпендикулярна дрейфу, ток был бы таким же, но мы бы написали $$ I = п \; д \; \ vec {A}.\ vec {v_d} = n \; q \; A \; v_d $$

То есть поговорим о плотностях. У нас есть $$ \ mathrm {d} I = n \; q \; v_d \; \ mathrm {d} A = n \; q \; v_d \; cos (\ theta) \; \ mathrm {d} A_t $$ Скалярная плотность тока определяется выражением $$ j = \ frac {\ mathrm {d} I} {\ mathrm {d} A} = n \; q \; v_d = \ frac {1} {cos (\ theta)} \ frac {\ mathrm {d } I} {\ mathrm {d} A_t} $$ Тем не менее, вы видите, что вы должны быть осторожны с дифференциальной площадью, которую вы указываете в знаменателе. Тогда ток можно было бы рассчитать как $$ I = \ int_A j \; \ mathrm {d} A = \ int_ {A_t} j \; cos (\ theta) \; \ mathrm {d} A_t $$ Здесь также мы видим возможный источник путаницы.Это можно исправить, если мы определим векторную плотность тока как $$ \ vec {j} = j \; \ vec {n_d} = n \; q \; v_d \; \ vec {n_d} $$ Также разрешается направление $ \ vec {j} $: это направление локального дрейфа в рассматриваемой материальной позиции. Это направление может отличаться от среднего дрейфа всего текущего $ \ vec {I} $. То есть выражение тока можно записать просто как $$ I = \ int_A \ vec {j} \; \ mathrm {d} \ vec {A} = \ int_ {A_t} \ vec {j} \; \ mathrm {d} \ vec {A_t} $$ Или вы можете использовать свое собственное соглашение и написать $$ \ vec {I} = \ bigg (\ int_A \ vec {j} \; \ mathrm {d} \ vec {A} \ bigg) \; \ vec {n_d} = \ bigg (\ int_ {A_t} \ vec {j} \; \ mathrm {d} \ vec {A_t} \ bigg) \; \ vec {n_d} $$

электромагнетизм — сомнение в плотности тока

Так как плотность тока является векторной величиной, то да, если вам когда-нибудь понадобится сложить плотности тока, они будут складываться как векторы.

Просто не так уж часто приходится прибавлять плотности тока друг к другу.

Один из сценариев, в котором вы могли бы это сделать, — это если у вас есть две популяции носителей, сосуществующих в одной области космоса. Например, два типа ионных носителей в вакууме или свободные электроны и ионные носители в жидкости. И если эти два типа носителей по какой-то причине движутся в разных направлениях или с разными скоростями (например, потому что они имеют разные массы), то вы можете найти чистую плотность тока, суммируя плотности тока, обусловленные двумя типами носителей.

Ситуации, когда мы часто берем сумму токов, например, вычисляем чистый ток в узле цепи и на выходе из него, не будут решены путем суммирования плотностей тока, а будут решены с помощью уравнения непрерывности

$$ \ nabla \ cdot \ vec {j} = — \ frac {{\ partial} \ rho} {\ partial t} $$

Это говорит о том, что расхождение плотности тока в любой точке пространства равно отрицательному значению производной плотности заряда по времени в этой точке.

На моем рисунке я думаю, что сумма плотностей на поверхностях A и B равна плотности на C.Я правильно думаю или что мне не хватает?

Нет, в этом случае вы не получите какой-либо значимой информации, суммируя плотности тока. Нет даже никаких оснований полагать, что a priori плотность тока постоянна по всей площади поверхности A, или поверхности B, или поверхности C. Она может изменяться как произвольная функция положения.

Правило, которое вы могли бы вывести, связанное с сохранением заряда в этом сценарии, —

.

$$ \ iint_A \ vec {j} \ cdot \ hat {\ bf n} \ dS + \ iint_B \ vec {j} \ cdot \ hat {\ bf n} \ dS = \ iint_C \ vec {j} \ cdot \ hat {\ bf n} \ dS $$

Если бы у вас был способ узнать, что плотность тока постоянна на каждой из этих поверхностей (и что весь ток, текущий через поверхности A и B, также течет через C), вы могли бы упростить уравнение до

$$ A | \ vec {j} | \ cos \ phi_A + B | \ vec {j} | \ cos \ phi_B = C | \ vec {j} | \ cos \ phi_C $$

, где $ A $, $ B $ и $ C $ — площади трех поверхностей, а $ \ phi_A $, $ \ phi_B $ и $ \ phi_C $ — углы между плотностью тока и нормалями поверхности.

Это в некотором смысле было бы «суммированием текущих плотностей», но только после масштабирования по площади, покрытой каждой поверхностью, и с учетом углов поверхности — это действительно то, как вы бы вычислили макроскопический ток $ J $ через каждую из поверхностей. Итак, что вы действительно придумали, так это всего

$$ J_A + J_B = J_C. $$

9.1: Вектор тока — Physics LibreTexts

Ток как поток заряженных частиц

Самые фундаментальные законы физики — это законы сохранения, которые говорят нам, что мы не можем создавать или уничтожать «вещество», где «вещество» может означать такие величины, как электрический заряд или энергия-импульс.Поскольку заряд является инвариантом Лоренца, это простой пример для начала. Поскольку заряд инвариантен, мы могли бы также представить, что плотность заряда \ (ρ \) была инвариантной. Но это не так, в основном потому, что пространственный (\ (3 \) -мерный) объем не инвариантен; в размерности \ (3 + 1 \) инвариантом является только четырехмерный объем. Например, предположим, что у нас есть изолятор в форме куба с равномерно распределенным по нему зарядом в соответствии с наблюдателем \ (o_1 \), находящимся в состоянии покоя относительно куба.Тогда в системе отсчета \ (o_2 \), движущейся относительно куба, параллельно одной из его осей, куб укорачивается за счет сокращения длины, а его объем уменьшается в \ (1 / γ \) раз. В результате плотность заряда в \ (o_2 \) больше в \ (γ \) раз.

Это означает, что знания плотности заряда \ (ρ \) в одном кадре недостаточно для определения плотности заряда в другом кадре. В примере с кубом достаточно было бы знать вектор \ (J = ρ_0 v \), где \ (ρ_0 \) — плотность заряда в системе покоя куба, а \ (v \) — вектор скорости куба.\ (J \), называемый текущим вектором, преобразуется как релятивистский вектор из-за свойств преобразования двух определяющих его факторов. Скорость \ (v \) — вектор (раздел 3.5). Фактор \ (ρ_0 \) является инвариантом, поскольку он, в свою очередь, распадается на заряд, деленный на объем покоя. Заряд — инвариант, и все наблюдатели согласны с тем, какой объем куб будет иметь в его системе покоя.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): заряженные частицы с мировыми линиями, которые вносят вклад в \ (J_x \) и \ (ρ \).x \) — плотность электрического тока в направлении \ (x \). Предположим, мы определяем трехповерхность \ (S \), показанную на рисунке \ (\ PageIndex {1} \) (1), состоящую из множества событий с координатами \ ((t, 0, y, z) \), таких как что \ (0 ≤ t ≤ 1 \), \ (0 ≤ y ≤ 1 \) и \ (0 ≤ z ≤ 1 \). У некоторых заряженных частиц есть мировые линии, которые пересекают эту поверхность, проходя через нее либо в положительном направлении \ (x \), либо в отрицательном направлении \ (x \) (которое мы считаем переносом отрицательного заряда). \ (S \) имеет трехтомный \ (V \).t \), используя поверхность одновременности для подобного \ (S ‘\), изобразите \ (\ PageIndex {1} \) (2), и вы увидите, что он выражает плотность заряда \ (ρ \). В этом случае \ (S ‘\) представляет момент времени, а поток через \ (S’ \) означает, что заряды пересекают порог из прошлого в будущее.

Наш аргумент о том, что \ (J \) трансформируется как вектор, был основан на случае, когда все заряженные частицы имели один и тот же вектор скорости, но приведенное выше описание в терминах потока заряда исключило любое обсуждение скорости.Верно, но менее очевидно, что описываемая таким образом \ (J \) также трансформируется как вектор, даже в тех случаях, когда не все заряженные частицы имеют параллельные мировые линии. Вектор тока является источником электрического и магнитного полей. Примечательно, что никакое макроскопическое электрическое измерение не способно обнаружить что-либо более детальное о движении зарядов, чем усредненная информация, предоставленная \ (J \).

Пример \ (\ PageIndex {1} \): усиление соленоида

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Соленоид

На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показан соленоид в состоянии покоя, намотанный из медной проволоки.2} \ right) J_x \ Delta y \), где \ (∆y \) — толщина соленоида. Из этого результата мы можем получить две вещи, обе нетривиальные.

Во-первых, поле зависит только от плотности тока, а не от какой-либо информации о деталях движения электронов в меди. Движение электронов быстрое и в высшей степени случайное, но все, что способствует \ (J_x \), — это медленная скорость дрейфа, обычно \ (∼ 1 \: см / с \), наложенная на случайность. Это точно и совсем не очевидно.Например, полный импульс электронов действительно зависит от случайной части их движения, потому что \ (p_x = mγv_x \) имеет множитель \ (γ \) в нем.

Во-вторых, мы можем использовать свойства преобразования текущего вектора, чтобы найти поле этого соленоида в кадре, увеличенном вдоль его оси. Такая ситуация может возникнуть естественным образом, например, в электродвигателе, ротор которого содержит электромагнит. Преобразование Лоренца в направлении \ (z \) не меняет ни компоненту \ (x \) вектора, ни \ (∆y \), поэтому \ (B_z \) одинаково в обоих кадрах.Это нетривиально как в том смысле, что это было бы трудно вычислить с помощью грубой силы, так и в том смысле, что поля не обязательно должны быть одинаковыми в разных системах отсчета — например, усиление \ (x \ ) или направление \ (y \) изменило бы результат.

Пример \ (\ PageIndex {2} \): провод

В твердом проводнике, таком как медный провод, есть два типа зарядов: протоны и электроны. Протоны покоятся в лабораторной системе координат \ (o \) с плотностью заряда \ (ρ_p \) и плотностью тока

.

\ [J_p = (ρ_p, 0, 0, 0) \]

в координатах Минковского. Движение электронов сложное. Некоторые электроны связаны с определенным атомом, но все еще движутся с релятивистскими скоростями внутри своих атомов. Другие демонстрируют резкое тепловое движение, которое почти, но не совсем, в среднем равно нулю, когда есть ток, измеряемый амперметром. Для простоты будем рассматривать все электроны (как связанные, так и подвижные) как одну плотность заряда \ (ρ_e \). Пусть средняя скорость электронов, известная как их дрейфовая скорость, равна \ (v \) в направлении \ (x \).{‘} \) дает

\ [J = (0, -ρ_pV, 0, 0) \]

Поскольку факторы \ (γ \) сокращены, мы находим, что ток точно пропорционален скорости дрейфа. Геометрически мы сложили два времениподобных вектора и получили пространственноподобный; это возможно, потому что один из времениподобных векторов был направлен в будущее, а другой — в прошлое.

Консервация заряда

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \):

Сохранение заряда можно элегантно выразить через \ (J \).t} {\ partial t} \), который был больше нуля. z \).a} = 0 \]

Пример \ (\ PageIndex {3} \): сохранение заряда в соленоиде

В соленоиде есть заряд, циркулирующий с некоторой дрейфовой скоростью \ (v \). Пренебрегая протонами и адаптируя соответствующее выражение из примера \ (\ PageIndex {2} \) к случаю кругового, а не линейного движения, мы могли бы получить вклад электронов в ток примерно в виде

\ [J = p (1, -qy, qx, 0), \]

где \ (p = γv \) и \ (q \) зависит от \ (v \) и радиуса соленоида.z} {\ partial z} = 0 \]

исчезает индивидуально.

4-векторная плотность тока

4-векторная плотность тока
Далее: Потенциальный 4-вектор Up: Относительность и электромагнетизм Предыдущая: 4-ступенчатая и 4-ступенчатая Давайте теперь рассмотрим законы электромагнетизма. Мы хотим продемонстрировать что эти законы совместимы с принципом относительности. Чтобы для этого нам необходимо сделать предположение о трансформирующих свойствах электрического заряда. Предположение сделаем, что хорошо обосновано экспериментально, что заряд, в отличие от массы, инвариант . То есть заряд, который несет данная частица имеет одинаковую меру во всех инерциальных системах отсчета. В частности, заряд, переносимый частицей, не меняется в зависимости от скорость частицы.

Предположим, следуя Лоренцу, что все обвинения элементарных частиц, каждая из которых несет неизменное количество. Предполагать то есть плотность таких зарядов в некоторой данной точке и время, движущееся со скоростью, наблюдаемое в кадре.Пусть — плотность зарядов в системе отсчета, в которой заряды на мгновение находятся в состоянии покоя. Как известно, объем меры in имеет меру (из-за сокращения длины). Поскольку наблюдатели в обоих кадрах должны договориться о том, сколько частиц содержится в томе, и, следовательно, от того, сколько заряда он содержит, он следует, что . Если и плотности заряда в и соответственно, то

(1431)

Величина называется собственной плотностью и, очевидно, Инвариант Лоренца.

Предположим, что это координаты движущегося заряда в. 4-вектор плотности тока построен следующим образом:

(1432)

Таким образом,

(1433)

куда — 3-вектор плотности тока. Четко, Плотность заряда и плотность тока преобразуются как временные и пространственные компоненты того же 4-вектора.

Рассмотрим инвариантную 4-дивергенцию:

(1434)

Мы знаем, что одним из недостатков уравнений Максвелла является закон сохранения заряда.

(1435)

Понятно, что это выражение можно переписать в явно выраженном Лоренц-инвариантная форма

(1436)

Это уравнение говорит нам, что нет чистых источников или приемников электроэнергии. заряд в натуре: i.е. , электрический заряд не создается и не уничтожен.

---

Далее: Потенциальный 4-вектор Up: Относительность и электромагнетизм Предыдущая: 4-ступенчатая и 4-ступенчатая

Ричард Фицпатрик 2006-02-02

Плотность тока

— Учебный материал для IIT JEE

Электрический ток

Мы знаем, что электрический потенциал тела определяется как степень электризации и определяет направления потока заряда.

Сила тока в проводнике определяется как скорость прохождения заряда через любое поперечное сечение проводника.

Если заряд «q» протекает через любое поперечное сечение за «t» секунды, ток i определяется как

i = q / t… … (1)

Электрический ток, протекающий по проводнику, связан не только с его величиной, но и с направлением. Несмотря на это, электрический ток считается скалярной величиной. Всякий раз, когда нам нужно найти результирующий ток через провод, мы должны вычислить алгебраическую сумму всех индивидуальных токов.Поскольку это правило действительно только для скалярных величин, мы считаем ток скалярной величиной.

Электрический ток обычно рассматривается как поток электронов. Когда два конца батареи соединяются друг с другом с помощью металлического провода, электроны выходят из одного конца (электрода или полюса) батареи через провод к противоположному концу батареи.

Электрический ток можно также рассматривать как поток положительных «дырок». «Дыра» в этом смысле — это область пространства, где обычно можно найти электрон, но не существует.Отсутствие отрицательного заряда электрона можно рассматривать как создание положительно заряженной дыры.

В некоторых случаях электрический ток может также состоять из потока положительно заряженных частиц, известных как катионы. Катион — это просто атом или группа атомов, несущих положительный заряд.

Соотношение (1) остается в силе, если поток заряда однороден во времени. В случае неоднородного потока, пусть «dq» будет небольшим количеством заряда, протекающим через любое поперечное сечение проводника за небольшой интервал времени «dt», тогда ток «i» будет равен

.

i = dq / dt

Единица тока в С.I. кулон / сек или ампер.

Виды электрического тока

(a) Постоянный ток: Ток считается постоянным, если его величина постоянна и направление всегда одинаково.

(b) Переменный ток: Переменный ток, как правило, определяется как ток, величина которого изменяется со временем, а его направление может меняться или не меняться.

Обычный ток

Электрический ток — это поток электронов от отрицательного вывода к положительному выводу ячейки.Это связано с тем, что электроны заряжены отрицательно и хотят отойти от отрицательной клеммы и направиться к положительной клемме.

Когда клетки были впервые изобретены, вышеупомянутая теория электронного потока была неизвестна. Скорее было неправильно предположить, что движение было от положительного к отрицательному полюсу. Следовательно, принципиальные схемы показывают, что ток движется от положительной клеммы к отрицательной. К сожалению, мы до сих пор придерживаемся этого соглашения, поэтому поток тока от положительного к отрицательному называется «обычным течением тока» и используется при рисовании принципиальных схем.По соглашению направление потока тока принимается за направление потока положительного заряда. Ток в этом смысле называется обычным током.

Единицы электрического тока

(а) C.G.S. электростатический блок (ЭСУ):

Ток, протекающий по проводнику, считается равным 1 esu, если заряд в 1 esu протекает через любое его поперечное сечение за одну секунду.

1 ESU тока = 1 ESU заряда / 1 секунда

Эсу тока также называют стат-ампером.

(b) Электромагнитный блок C.G.S. (emu):

Ток, протекающий по проводнику, считается равным одному эму, если заряд в 1 эму протекает через любое его поперечное сечение за одну секунду.

1 emu тока = 1 emu заряда / 1 секунда

ЭДС тока также называют абампером.

(c) единица S.I. (амперы):

Считается, что ток, протекающий по проводнику, составляет 1 ампер, если заряд в 1 кулон протекает через любое его поперечное сечение за одну секунду.

Итак, 1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

Соотношение между ампером и статампером (esu)

Мы знаем,

1 кулон = 310 ⁹ esu заряда

Таким образом, 1 ампер = 1 кулон / 1 секунда = 310 ⁹ esu заряда / 1 секунда

1 A = 310 ⁹ ESU по току или статамперам

Соотношение между ампером и аб-ампером

Мы знаем,

1 кулон = 1/10 эму заряда

1 ампер = 1 кулон / 1 секунда

1 А = [(1/10) emu заряда] / [1 секунда] = (1/10) эл.м.у. в токе или в амперах

Плотность тока

В случае постоянного тока, протекающего через проводник, одинаковый ток течет через все поперечные сечения проводника, даже если поперечные сечения могут отличаться по площади. Электрический ток — это макроскопическая сущность. Мы говорим об электрическом токе через проводник, а не об электрическом токе в точке. Соответствующий микроскопический объект в электричестве — это плотность тока.

Плотность тока в любой точке внутри проводника — это векторная величина, величина которой равна току на единицу площади через бесконечно малую область в этой точке, при этом площадь удерживается перпендикулярно направлению потока заряда, а его направление — вдоль направление потока положительного заряда.

Пусть ‘? I’ будет небольшим количеством тока, протекающим через небольшую область ‘‘ ‘A’, расположенную перпендикулярно направлению потока заряда, плотность тока J (величина) равна

Дж = dI / dA… … (1)

В векторной форме,… … (2)

В случае неравномерного потока ток I через любое поперечное сечение составляет

… … (3)

Здесь интеграл означает поверхностный интеграл по всему сечению.

Правую часть уравнения (3) можно рассматривать как поток плотности тока в заданной области, мы также можем определить электрический ток следующим образом.

Электрический ток определяется как поток плотности тока в заданной области.

Единица измерения плотности тока — Am ^-2 .

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию

Связь между плотностью тока и электрическим полем

Рассмотрим проводник длиной l и площадью поперечного сечения A. Пусть его два конца подняты до потенциалов V ₁ и V ₂ (V ₁ > V ₂ ).В результате этой разности потенциалов в проводнике создается электрическое поле в направлении, параллельном длине проводника. Разность потенциалов на двух концах проводника равна

.

Пусть V = V ₁ — V ₂

Итак,

Так как направление и смещение (положительного заряда) одинаковы

Поскольку E единообразно повсюду,

…… (4)

If = вектор плотности тока

Вот и направления совпадают.

Таким образом, I = JA cos 0 = JA

Дополнение к закону Ома,

V = IR = I (L / σA) (Поскольку, R = L / σA)

Здесь σ = проводимость материала проводника.

Подставляя вместо I, получаем

В = JA (L / σA)

Или, V = JL / σ… … (5)

Из уравнений (4) и (5) получаем,

EL = JL / σ

Или, J = σE…… (6)

Поскольку направление и одинаково повсюду, уравнение (6) можно записать в векторной форме как

Таким образом, электропроводность также можно определить как плотность электрического тока на единицу напряженности электрического поля.

Ток, протекающий вдоль направления движения электрона, называется электронным током. Ток, противоположный направлению движения электронов, называется обычным током.В физике мы часто имеем дело с обычными токами. Электричество — это форма энергии. Электроэнергия получается в результате преобразования таких источников энергии, как нефть, уголь и газ. Энергия ветра, воды и солнца — это устойчивые источники, которые можно использовать для выработки электроэнергии. Электричество используется для питания предметов домашнего обихода, но оно также может быть опасным. Электрические поля работают аналогично гравитации, за одним важным исключением: хотя гравитация всегда притягивает, электрические поля могут притягиваться или отталкиваться. Электрические цепи могут содержать такие части, как переключатели, трансформаторы, резисторы и трансформаторы. Электрический ток измеряется в амперах (амперах). Движущийся заряд называется током. Ток может существовать во многих различных физических формах, потому что существует множество различных физических ситуаций, в которых может течь заряд. Плотность тока — это характерная особенность точки внутри проводника, а не всего проводника. Ток является скалярным, а плотность тока — векторной величиной. Единица измерения плотности тока в системе СИ — Ампер на квадратный метр (Am -2 ).

Проблема (JEE Main)

Плотность тока в проводе составляет 10 А / см ² , а электрическое поле в проводе составляет 5 В / см. Если ρ — удельное сопротивление материала, а σ — проводимость материала, то (в единицах СИ)

(а) ρ = 510 ^-3

(б) ρ = 200

(в) σ = 510 ^-3

(г) σ = 200

Решение:

Мы знаем, что E = Jρ

Итак, ρ = E / J

Подставляем 500 В / м вместо E и 10 ⁵ А / м ² вместо J в уравнении ρ = E / J, получаем

ρ = E / J = [500 В / м] / [10 ⁵ А / м ² ]

Или, σ = 10 ⁵ /500 единиц СИ (как σ = 1 / ρ)

= 200 единиц СИ

Таким образом, из вышеприведенного наблюдения мы заключаем, что вариант (d) верен.

Проблема:

Если на приведенном выше рисунке угол между j, вектором плотности тока и A , вектор площади поперечного сечения равен 60 ^o , ток i равен 10A, а площадь данного поперечного сечения составляет 2 × 10 ^–6. м ² . Какая величина плотности тока?

Решение:

Нам дана площадь поперечного сечения 60 ^o и сила тока 10А.

Площадь данного сечения составляет 2 × 10 ^–6 м ² .

Следовательно, мы знаем формулу

I = | J | | A | cos q (поскольку Дж постоянна по поперечному сечению, ∫da = A .

Следовательно, | J | = 1 x 10 ⁷ А / м ²

Вопрос 1

Сколько электронов вносит один кулон электрического заряда?

? (А) 1,6 × 10 ¹⁹

(б) 10 ¹⁹

? (В) 0.625 × 10 ¹⁹

? (Г) 1,6 × 10 ¹²

Вопрос 2

5 × 1016 электронов проходят через сечение проводника за 1 минуту 20 секунд. Ток течет

? (А) 0,1 мА.

? (Б) 1 мА.

? (В) 10 мА.

? (Г) 100 мА.

Вопрос 3

По соглашению заряд стеклянного стержня, натертого шелком, называется

.

(а) положительный

(б) отрицательное

(c) положительный или отрицательный

(d) ни один из этих

Вопрос 4

Что такое единица плотности тока?

(а) ампер / метр

(б) (ампер) ² / метр

(в) ампер / (метр) ²

(г) (ампер) (метр)

Вопрос 5

Чистый заряд, протекающий через поперечное сечение проводника в единицу времени, известен как

.

(а) электрический потенциал

(б) вольт

(в) сопротивление

(г) ампер

Q.1	Q.2	Q.3	4 квартал	Q.5
с	а	а	с	д

Связанные ресурсы

Чтобы узнать больше, купите учебные материалы по Current Electricity, включая учебные заметки, заметки о пересмотре, видеолекции, решенные вопросы за предыдущий год и т. Д.Также поищите здесь дополнительные учебные материалы по физике.

Плотность тока латуни

Дано: Общий ток I равен 5 мА. Этот сайт использует файлы cookie, чтобы помочь персонализировать контент, адаптировать ваш опыт и сохранить ваш вход в систему, если вы зарегистрируетесь. Я хочу узнать максимальную плотность тока металла. Какая максимальная плотность тока у полимерных резисторов? Теперь электрический ток, переносимый проводником на квадратный мм его поперечного сечения, составляет 3 / 2,5 = 1,2 А. В основных единицах СИ плотность электрического тока измеряется в амперах на квадратный метр.3 медь тяжелее Плотность тока J = I / A = 5 × 10 −3 / 5 × 10 −3 = 1 А / м 2. Какая допустимая плотность тока для 0,18 мкм CMOS? Допустим, мы взяли один проводник сечением 2,5 кв. Мм. Теперь из-за приложенного электрического потенциала по проводнику проходит ток 3 А. В таблице ниже приведены значения плотности обычных… Для лучшего восприятия, пожалуйста, включите JavaScript в вашем браузере, прежде чем продолжить. Концепция плотности тока очень проста, но она широко используется в области электротехники.. Плотность тока в металле. заполнение по плотности металла, эффект пере- и недозаливки металла. Вектор плотности тока определяется как вектор, величина которого представляет собой электрический ток, приходящийся на площадь поперечного сечения в данной точке пространства, причем его направление является направлением движения положительных зарядов в этой точке. Например, плотность тока верхнего металла будет отличаться от плотности тока других слоев металла. Таблица плотности металлов и сплавов. В электромагнетизме плотность тока — это количество заряда в единицу времени, протекающего через единицу площади выбранного поперечного сечения.1 декабря 2007 г. # 4 L. lautouching Уровень 3 для новичков. Максимальная плотность тока. Лучше проверить документ правил проектирования от литейного завода. Более толстый верхний металл такой же плотности тока, но другое сопротивление ?. Аналоговые интегральные схемы (ИС) Дизайн, компоновка и. Плотность тока — это электрический ток на единицу площади поперечного сечения. По медному проводу 5 мм2 протекает ток 5 мА. Иногда вариант из толстого металла будет иметь значение. Общая площадь А составляет 5 мм 2. Решение.

… Пример 2.

Мэтью Фрай Джейкобсон, Магдебургский гандбол, Хорошее место Обзор Netflix, Nhl Значение «Медицинский», 42-я бригада военной полиции, Бристоль Роверс Игроки прошлого и настоящего, Рыжие игроки в НФЛ 2020, Creighton Basketball Espn, Semi Radradra Nrl Return, Мемфивосфей Сигнификадо, Сток Сити Менеджер 2019, Ирван Массри Википедия, Деревня Сайгон, Чинкотиг, Город Рокфорд Водный Дивизион, Какой канал показывает Лигу чемпионов 2020, Бхагалпурский инженерный колледж, Смертность каскадеров, Электроэнергетический блок, Работа в Кении 2020, Баскетбольный состав Кентукки 1996 г., Огонь тропических лесов Амазонки, Вакансия в государственной больнице 2020, Складные балетки с мешочком, Немани Надоло Рост и вес, Бирмингем Сити 2009/10, Тра Томас Чистая стоимость, Loot Out Значение на тамильском языке, Генеральный план порта Вокеган, Футбольное Искусство, График работы Valley Jr Warriors Ehl, Зловещий приговор, Кэсси Кэмпбелл Возраст, Сезоны округа Дерби, День дочери 2019 Америка, Владелец Widnes Vikings, Rumble Seat Georgia Tech, Адрес медицинского колледжа Ноотан, Свинка Пеппа прыгает в грязных лужах Gif, Крис Бойд Художник, Плей-офф Кубка Стэнли 1993 года, Карта бомбы второй мировой войны, Великобритания, Inhaber Определение, Куртка Iowa State Cyclones, Ncaa Rushing Defense, Д-р Имран Невролог в Национальной больнице Лиаквата, Кокода Пострадавшие, Хейвенхерст Западный Голливуд, Дань Трою Ноты, Рейтинг Сектора плавания, Как далеко от меня Ромеовиль, штат Иллинойс, Таблица номиналов резисторов, Гамбург European Open 2020, Назнин Подрядчик Star Trek, Распространяйте это перед проповедью Господа, Лидс против Лутона Прямая трансляция, Знаменитые соперницы мужского и женского пола, Развлечения в пещерах Лурей, Клемсон Талисман Мемы, Ван Мэлоун НФЛ, Полевая книга Валори Кондос, Имя Езекии Популярность, Джерси Баскетбольная Джорджия Бульдогс, черный, Игры Дерека Филлипса, Китайский словарь с предложениями, Эквадорские традиционные шляпы, Вход в игровой день, Usc трояны, Теннесси Vols Sideline Apparel, Битва 2020 года, Wdbq Radio, Гамма-частицы, Chad Prewett Auburn Address, Ореол Изгнанный, Спортивная средняя школа Кхо, Необычные книги Нэнси в формате PDF, Службы удаленных рабочих столов, Миллион тонн нефти в баррелях, Ре-аль-Митчелл Папа, Как работал Voder, Логотип Эвертона 2019, Вся книга ярости Дарси, Лимфома Pet Staging, Шон Хендерсон, Мэриленд, Это рассказ о счастливом браке, Использование ртути, Бывшие игроки округа Ноттс, Dikri Msg на гуджарати, Диапазон Aphonopelma Chalcodes, Состав команды Georgia Bulldogs 2007, Самые могущественные герои Мстителей Земли В ролях Баки, Карта гор Куньлунь, Лучшие гандболисты, Клайдбанк Дублин, Расписание баскетбола Батлера, Является ли Wshl хорошей лигой, Программы JJC, Интернет-магазины Испании Сайты, Дерек Стингли Возраст, Парфюмированная жидкость,

Может у вас отрицательная плотность тока? — Мворганизация.org

Может у вас отрицательная плотность тока?

Ток рассчитывается как скалярное произведение вектора тока и нормали к поверхности. Если они в противоположных направлениях, плотность тока отрицательная.

Какое направление плотности тока?

Когда электроны движутся слева направо, направление плотности тока определяется как справа налево.

Какое направление тока?

Соглашение о направлении Ученые соглашаются использовать соглашение, которое показывает направление потока электрического заряда (тока) в цепи от положительного полюса батареи к отрицательному.

Какое направление скорости дрейфа?

Скорость дрейфа: Свободные электроны, движущиеся в проводнике, совершают множество столкновений с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных зарядов называется дрейфовой скоростью и направлена ​​в направлении, противоположном электрическому полю электронов.

Зачем нужна плотность тока?

Плотность тока — это векторная величина, имеющая как направление, так и скалярную величину. Электрический ток, протекающий через твердое тело, имеющее единицы заряда в единицу времени, рассчитывается в направлении, перпендикулярном направлению потока.Все дело в величине тока, протекающего через данную область.

Какая проблема вызвана высокой плотностью тока?

Высокая плотность тока предъявляет значительные требования к механизму переноса кислорода, и может возникнуть частичное воздушное голодание, что приведет к снижению производительности элементов и может ускорить окончание срока службы из-за недостаточной выработки энергии (см. Раздел 6.4.1).

Как плотность тока связана с электрическим полем?

Электрические поля вызывают движение зарядов.Для удивительно широкого диапазона материалов эмпирическое правило, называемое законом Ома, дает следующую связь между плотностью тока и приложенным электрическим полем: J = σ E. Другими словами, плотность тока прямо пропорциональна электрическому полю.

Как J относится к E?

Вектор J параллелен вектору электрического поля. В приведенном выше уравнении величина nq2t / m называется проводимостью σ. Был ли этот ответ полезным?… Спасибо.

Связанные вопросы и ответы
Выберите лучший вариант о Lightning	Момент инерции Si равен

Какое направление тока в электрическом поле?

Во многих контекстах направление тока в электрических цепях принимается за направление потока положительного заряда, направление, противоположное фактическому дрейфу электронов.При таком определении ток называется обычным током.

Направлены ли электрическое поле и плотность тока в одном или в противоположных направлениях?

Векторы плотности тока этих зарядов, когда они перемещаются из областей с высоким потенциалом в область с низким потенциалом, находятся в одном направлении с электрическим полем, поэтому вектор J, вектор плотности тока, будет указывать влево.

Есть ли у электрического поля северный и южный полюсы?

Электрические поля создаются двумя видами зарядов: положительным и отрицательным.

No related posts.