Причины Электрического тока. Плотность тока. Уравнение непрерывности. Сторонние силы и ЭДС. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон ома в дифференциальной форме.

Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. Различают два вида электрических токов – токи проводимости и конвекционные токи. Ток, сила и направление которого не изменяются с течением времени, называется постоянным Током проводимости называют упорядоченное движение в веществе или вакууме свободных заряженных частиц – электронов проводимости (в металлах), положительных и отрицательных ионов (в электролитах), электронов и положительных ионов (в газах), электронов проводимости и дырок (в полупроводниках), пучков электронов (в вакууме). Этот ток обусловлен тем, что в проводнике под действием приложенного электрического поля напряженностью Е вектор происходит перемещение свободных электрических зарядов (рис. 2.1, а).  Конвекционным электрическим током называют ток, обусловленный перемещением в пространстве заряженного макроскопического тела. Для возникновения и поддержания электрического тока проводимости необходимы следующие условия: 1) наличие свободных носителей тока (свободных зарядов); 2) наличие электрического поля, создающего упорядоченное двжение свободных зарядов; 3) на свободные заряды, помимо кулоновских сил, должны действовать сторонние силы неэлектрической природы; эти силы создаются различными источниками тока (гальваническими элементами, аккумуляторами, электрическими генераторами и др.); 4) цепь электрического тока должна быть замкнутой.

Сила тока - скалярная физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через проводник, ко времени, за которое этот заряд прошел.I=q/t. где I - сила тока, q - величина заряда (количество электричества), t - время прохождения заряда. Плотность тока - векторная физическая величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника.j=I/S, где j -плотность тока, S - площадь сечения проводника. Направление вектора плотности тока совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц. Напряжение - скалярная физическая величина, равная отношению полной работе кулоновских и сторонних сил при перемещении положительного заряда на участке к значению этого заряда. U=A/q.

Электродвижущей силой источника тока называют физическую скалярную величину, равную работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль замкнутой цепи  это запись закона Ома в дифференциальной форме. Здесь σ =1/p – удельная электропроводность. Размерность σ – [OM^-1m^-1].Плотность тока можно выразить через заряд электрона е, количество зарядов n и дрейфовую скорость v:     j=env         Обозначим b = v / E, тогда v = bE; J = enbE

Теперь, если удельную электропроводность σ выразить через е, n и b: σ= enb то вновь получим выражение закона Ома в дифференциальной форме: J = σ E

Зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения и материала.

На основании опытов было установлено, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально его поперечному сечению

Где р — коэффициент пропорциональности, или Удельное сопротивление проводника, I — длина проводника, S — поперечное сечение проводника.

Удельным сопротивлением Является сопротивление проводника из данного вещества единичной длины и единичного поперечного сечения. Удельное сопротивление проводника зависит от материала проводника.

В СИ единица измерения удельного сопротивления

 Закон Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС. Обобщенный закон Ома. Закон (правило) Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС, позволяет найти ток этого участка по известной разности потенциалов (φа - φс)на концах участка цепи и имеющейся на этом участке ЭДС E.

Так, по уравнению (1.2) для схемы рис а                 I = (φa - φc + E) / R = (Uac + E) / R;

по уравнению (2.2а) для схемы рис. 2.6, б               I = (φa - φc - E) / R = (Uac - E) / R. В общем случае

Уравнение (2.3а) математически выражает закон Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС; знак плюс перед Е соответствует рис. 2.6, а, знак минус - рис. 2.6, б. В частном случае при Е = 0 уравнение (2.3а) переходит в уравнение (2.3).

 Под, напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка.

На рис. 2.5 изображен участок цепи, крайние точки которого обозначены буквами а и b. Пусть ток I течет от точки а к точке b

 (от более высокого потенциала к более низкому).

Следовательно, потенциал точки а(φa) выше потенциала точки b(φb) на значение, равное произведению тока I на сопротивление R: φa = φb + IR.

В соответствии с определением напряжение между точками а и b Uab = φa - φb.

Cледовательно, Uab = IR, т. е. напряжение на сопротивлении равно произведению тока, протекающего по сопротивлению, на значение этого сопротивления.