Ответ #1:
Металлы обладают самой высокой электропроводностью из всех веществ. Это связано с тем, что в металлах имеется большое количество свободных носителей тока – электронов проводимости. Эти электроны образовались из валентных электронов атомов металлов, которые принадлежат не какому-то определенному атому, а кристаллической решетке в целом. Такие электроны называются обобществленными.
Число электронов проводимости в единице объема металла называется их концентрацией. Концентрация электронов проводимости в металлах порядка
Плотностью тока называется величина, равная силе тока через единицу площади поперечного сечения проводника
Плотность тока – величина векторная. Направление вектора плотности тока показывает направление тока. Единицей измерения плотности тока в СИ является А/м2.
Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Плотность тока равна заряду всех электронов, проходящих через единицу площади поперечного сечения проводника за единицу времени. Или, иначе:
,
где n – концентрация электронов проводимости, е – заряд электрона, - средняя скорость упорядоченного движения электронов под действием поля.
Для плотности тока можно записать закон Ома в дифференциальном виде:
,
где - напряженность поля, вызывающего электрический ток, ρ – удельное сопротивление.
Пример-задача
Определите силу тока, текущего в металлическом проводнике поперечного сечения 1 мм2, если концентрация электронов проводимости 1028 м-3, а средняя скорость направленного движения электронов 10-4 м/с.
Дано: n = 1028 м-3,
Найти:
Решение:
Плотность тока
Сила тока
Ответ:0,16 A.