среда, 15 января 2020 г.

Электрический ток в металлах. Плотность тока

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

Электрический ток в металлах. Плотность тока

 

Плотностью токаЭлектрический ток в металлах. Плотность тока называется величина, равная силе тока через единицу площади поперечного сечения проводника

Электрический ток в металлах. Плотность тока

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:

Электрический ток в металлах. Плотность тока,

где n – концентрация электронов проводимости, е – заряд электрона, Электрический ток в металлах. Плотность тока - средняя скорость упорядоченного движения электронов под действием поля.

 

Для плотности тока можно записать закон Ома в дифференциальном виде:

Электрический ток в металлах. Плотность тока,

где Электрический ток в металлах. Плотность тока - 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:Электрический ток в металлах. Плотность тока n = 1028 м-3, Электрический ток в металлах. Плотность тока

Найти:Электрический ток в металлах. Плотность тока

 

Решение:

Плотность тока

Электрический ток в металлах. Плотность тока

Сила тока

Электрический ток в металлах. Плотность тока

 

Ответ:0,16 A.