Электрический ток. Лекция 3

называется электростатическим полем.

Электростатическое поле обладает потенциальной энергией. Характеристикой этой энергии в каждой точке поля является потенциал электрического поля.

Любые изменения потенциала электрического поля означают превращения потенциальной энергии в кинетическую или кинетической энергии в потенциальную

Появление кинетической энергии равнозначно появлению электрического тока

изменением потока электрического смещения.

Электрический ток – это физическая величина, отражающая скорость изменения потока электрического смещения, проходящего через рассматриваемую поверхность.

возникновения электрического тока необходима потенциальная энергия электрического поля (электрическая энергия).

3. Возможно возникновение электрического тока под действием механических сил – например, движение электрических зарядов с грозовым облаком при ветре

4. Примером электрического тока может служить солнечный ветер - поток супер-ионизированных частиц (в основном гелиево-водородной плазмы), истекающий из солнечной короны со скоростью 300—1200 км/с в окружающее космическое пространство.

5. Другой пример электрического тока – разлетающиеся под действием кулоновских сил протоны ядер ВВ при ядерном взрыве

под действием электродвижущей силы.

Электродвижущая сила (ЭДС) – это характеристика внешнего источника энергии в электрической цепи, измеряемая отношением работы сторонних сил по перемещению электрического заряда вдоль замкнутого контура к значению этого заряда.

Источники ЭДС

Кроме того, электродвижущая сила является энергетической характеристикой вихревого электрического поля

Электрические вращающиеся генераторы создают электромагнитную ЭДС

Батареи, аккумуляторы – создают химическую ЭДС

Фотоэлементы, фотодиоды – создают фотоэлектрическую ЭДС

Термопары– создают термоэлектрическую ЭДС

проводимости
- Ток смещения
- Плотность тока смещения

2. В электротехнических и электроэнергетических цепях электрический ток существует в замкнутых контурах (цепях).

Общая характеристика электрического тока
в электротехнике и энергетике

со знаком их заряда и направлением электрического поля.

Единица измерения тока – ампер (А). Ток в 1 А, протекающий по проводнику, означает, что через поперечное (току) сечение проводника за одну секунду проходят частицы с суммарным зарядом одного знака, равным 1 Кл.

Электрический ток является скалярной величиной.

тока утечки через изоляцию кабеля,
протекающего между жилой и металлической оболочкой
коаксиального кабеля .

Картина растекания тока в грунте с вертикального электрода (заземлителя)

Рис.1. Токи в изоляции коаксиального кабеля и в земле

Электрический ток - скалярная величина.

положительно заряженных частиц, направленный перпендикулярно площадке поперечного сечения, через которое проходит электрический ток, и равный значению тока, поделённому на площадь, через которую он проходит.

При равномерной плотности тока

При неравномерной плотности тока

Размерность

j∙S= |j| |S|cos1800= |j| |S|

меняет направления со временем.

Переменный ток – электрический ток, вектор плотности которого постоянно меняет направление со временем.

Плотность тока проводимости является точечной характеристикой электрического поля в проводящей среде

изменения потока электрического смещения

«плотность потока электрического смещения».

При изменении электрического поля изменяется и плотность потока электрического смещения в каждой его точке со скоростью:

А

Плотность тока смещения – векторная величина, отражающая скорость изменения плотности потока электрического смещения.

Постоянный ток смещения – изменение плотности потока электрического смещения в одном направлении (увеличение или уменьшение).

Переменный ток смещения – чередующиеся изменения направления и модуля вектора плотности потока электрического смещения.

м2

меняет направление со временем.

Периодический переменный ток – электрический ток, плотность которого через определённые промежутки времени (периоды) повторяет значения своего модуля и напраления.

I

τ

двумя одинаковыми (по модулю и направлению, кроме нулевых) значениями плотности тока.

Величина, обратная периоду, называется частотой переменного тока:

называется максимальное абсолютное значение тока за один полупериод колебаний

Действующее значение переменного тока Id равно значению такого постоянного тока, который выделяет в одном и том же проводнике за одинаковое время то же количество теплоты, что и переменный ток. Для синусоидального тока:

Im

Im

центрального угла, опирающегося на дугу, длина которой равна радиусу окружности. 3600= 2π радиан

i=Im∙sin α

2π

2π∙f

2π∙f∙τ

2π∙f = ω - круговая частота [рад/с]

При частоте 50 Гц 2πf = 314 рад/с

Аргумент синуса 2πfτ, определяющий стадию или фазу синусоидального изменения тока, называется фазным углом или просто ф а з о й

тока в виде прямой, поворачивающейся против часовой стрелки вокруг центра, закреплённого в начале прямой. При этом длина символического вектора равна амплитуде, его проекция на вертикальную ось – мгновенному значению, а частота оборота соответствует частоте переменного тока.