Електричний струм
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Електричний струм

вакансии в Киеве

Електричний струм, впорядкований (направлене) рух електрично заряджених часток або заряджених макроскопічних тіл. За напрям струму приймають напрям руху позитивно заряджених часток; якщо струм створюється негативно зарядженими частками (наприклад, електронами), то напрям струму вважають протилежним до напряму руху часток.

загрузка...

  Розрізняють Е. т. провідності, пов'язаний з рухом заряджених часток відносно того або іншого середовища (тобто усередині макроскопічних тіл), і конвекційний струм рух макроскопічних заряджених тіл як цілого (наприклад, заряджених крапель дощивши).

  Про наявність Е. т. в провідниках можна судити по тих діях, які він виробляє: нагріванню провідників, зміні їх хімічного складу, створенню магнітного поля. Магнітне дія струму виявляється у всіх без виключення провідників; у надпровідниках не відбувається виділення теплоти, а хімічна дія струму спостерігається переважно в електролітах . Магнітне поле породжується не лише струмом провідності або конвекційним струмом, але і змінним електричним полем в діелектриках і вакуумі. Величину пропорційну швидкості зміни електричного поля в часі, Дж. До. Максвелл назвав струмом зсуву . Струм зсуву входить в Максвелла рівняння на рівних правах із струмом, обумовленим рухом зарядів. Тому повний Е. т., рівний сумі струму провідності і струму зсуви, може бути визначений як величина, від якої залежить інтенсивність магнітного поля.

  Кількісно Е. т. характеризується скалярною величиною — силоміць струму 1 і векторною величиною — щільністю електричного струму j. При рівномірному розподілі щільності струму по перетину провідника сила струму

де q про заряд частки, n — концентрація часток (число часток в одиниці об'єму),  — середня швидкість направленого руху часток, S — площа поперечного перетину провідника.

  Для виникнення і існування Е. т. необхідна наявність вільних заряджених часток (тобто позитивно або негативно заряджених часток, не зв'язаних в єдину електрично нейтральну систему) і сили, що створює і підтримує їх впорядкований рух. Зазвичай силоміць, що викликає такий рух, є сила з боку електричного поля усередині провідника, яке визначається електричною напругою на кінцях провідника. Якщо напруга не міняється в часі, то в провіднику встановлюється постійний струм, якщо міняється, — змінний струм .

  Найважливішою характеристикою провідника є залежність сили струму від напруги — вольтамперная характеристика . Вона має простий вигляд для металевих провідників і електролітів: сила струму прямо пропорційна напрузі ( Ома закон ) .

  Залежно від здатності речовин проводити Е. т. вони діляться на провідники, діелектрики і напівпровідники . В провідниках є дуже багато вільних заряджених часток, а у діелектриках — дуже мало. Тому сила струму в діелектриках украй мала навіть при великій напрузі, і вони служать хорошими ізоляторами . Проміжну групу складають напівпровідники.

  В металах вільними зарядженими частками — носіями струму є електрони провідність, концентрація якої практично не залежить від температури і складає 10 22 —10 23 см -3 . Їх сукупність можна розглядати як «електронний газ». Електронний газ в металах знаходиться в стані звиродніння (див. Вироджений газ ) , тобто в нім виразно виявляються квантові властивості. Квантова теорія металів (див. Тверде тіло ) пояснює залежність електричного опору металів від температури (лінійне збільшення із зростанням температури) і пряму пропорційність між силою струму і напругою (див. Метали ).

  В електролітах Е. т. обумовлений направленим рухом позитивних і негативних іонів. Іони утворюються в електролітах в результаті електролітичною дисоціації . Із зростанням температури число молекул розчиненої речовини, що розпадаються на іони, збільшується і опір електролітів падає. При проходженні струму через електроліт іони личать до електродів і нейтралізуються. Маса речовини, що виділилася на електродах, визначається законами електролізу Фарадея.

  Гази з нейтральних молекул є діелектриками. Е. т. проводять лише іонізованниє гази — плазма . Носіями струму в плазмі служать позитивні і негативні іони (як в електролітах) і вільні електрони (як в металах). Іони і вільні електрони утворюються в газі в результаті сильного нагрівання або зовнішніх дій ( ультрафіолетового випромінювання, рентгенівських променів, при зіткненнях швидких електронів з нейтральними атомами або молекулами і т. д.; див.(дивися) Іонізація ) .

  Е. т. в електровакуумних приладах (електронних лампах, електроннопроменевих трубках і т. д.) створюється потоками електронів, що випускаються нагрітим електродом — катодом (див. Термоелектронна емісія ) . Електрони прискорюються електричним полем і досягають іншого електроду — анода.

  В напівпровідниках носіями струму є електрони і дірки .

 

  Літ.: Тамм І. Е., Основи теорії електрики, 9 видавництво, М., 1976, гл.(глав) 3, 6; Калашников С. Р., Електрика, 4 видавництва, М., 1977 (Загальний курс фізики) гл.(глав) 6, 14—16, 18.

  Р. Я. Мякишев.