Новости партнёров:


Плотность тока проводимости

Плотность тока проводимости

Дифференциальная форма закона Ома

В электродинамике под током проводимости понимается совокупное движение носителей электрического заряда хаотическое или же упорядоченное, появляющееся внутри материальных тел под влиянием использованного электрического поля.

Поговорим о системе, в которой подведены два электрода к границе раздела между проводящим веществом и вакуумом, и соединённые с источником электрического тока. Вполне ясно, что внутри вещества линии тока распределятся таким образом, что предельная их часть минует области, представляющие наименьшее сопротивление для тока; гораздо меньшая часть тока ответвится в глубь тела.

Для полной характеристики состояния предоставленной системы мало привести лишь величину тока, протекающего во внешней цепи. Тут нужно иметь сведения об интенсивности ориентации движения носителей заряда в каждой точке области. С такой целью нужно вводить понятие плотности проводимости тока Jпр, обусловливая её подобающим образом:


  • N – количество носителей, содержащихся в 1 м3 вещества;

  • е – заряд носителя (как правило, электрона);

  • v – скорость носителей в данной точке пространства.

Не затруднит проверить, что в соответствии с формулой величина Jпр располагает размерностью А/м2 и в этом смысле в самом деле является мерой тока, проходящего через единичную площадку, перпендикулярную вектору скорости носителей.

Установим задачу связать величину напряжённости электрического поля с плотностью тока проводимости, имеющегося в некоторой точке пространства. Если же учитывать, что носители тока в движении внутри вещества, ощущают силы внутреннего трения, значит скорость носителей, а таким образом, и плотность тока проводимости должны быть абсолютно пропорциональны интенсивности электрического поля, то есть

 

σ – размерная постоянная.

Аргументируем, что крайняя формула приходится одной из форм записи закона Ома в участке цепи. В этом нам поможет куб, реализованный из исследуемого вещества с ребром длиной L. Далее допустим, что обе противоположные грани металлизированы и к ним использована разность возможностей U; под её действием во внешней цепи протекает ток I.

Понятно, что

 

откуда, используя формулу, будем обладать

 

Конечная формула приходится выражением закона Ома, если положить, что


R – сопротивление, измеренное между металлизированными гранями.

Формула порой именуется дифференциальной формой закона Ома, оттого что здесь приводится связь между напряженностью электрического поля и плотностью тока проводимости в безгранично малой окрестности любой точки пространства.

Несложно удостовериться, что коэффициент σ в практической системе единиц располагает размерностью симепс на метр. Данная величина имеет наименование удельной объемной проводимости и характеризует проводящие свойства того или иного вещества. 


Для отличных проводников электрического тока, каковыми приходятся металлы, типичны большие значения удельной объемной проводимости. Для справок приведем небольшую таблицу величин σ, измеренных на постоянном токе. Итак, в прохождении внутри металла существенного тока достаточно более, чем наличия там незначительной напряженности электрического поля.

Чем у металлов, удельная объемная проводимость полупроводников и диэлектриков на много порядков меньше. Вследствие этого для описания их электропроводящих свойств является удобным использовать другую характеристику – угол диэлектрических потерь, об этом будет рассказано немного позже.



electrokiber.ru © Все права защищены. При копировании материалов ссылка на сайт обязательна