Elektros srovės kryptis ir stiprumas. DC elektros srovė

Pilno teksto paieška:

Kur ieškoti:

visur
tik pavadinime
tik tekste

Išvestis:

apibūdinimas
žodžiai tekste
tik antraštė

Pagrindinis puslapis > Santrauka > Fizika

12 paskaita

Tema: "Elektra".

Paskaitos tikslas:

Paskaitos planas.

1. Laidumo srovės samprata. Srovės vektorius ir srovės stiprumas.

2. Omo dėsnio diferencialinė forma.

3. Nuoseklus ir lygiagretus ryšys laidininkai.

4. Išvaizdos priežastis elektrinis laukas laidininke, fizinis
išorinių jėgų sąvokos prasmė.

5. Omo dėsnio išvedimas visai grandinei.

6. Pirmoji ir antroji Kirchhoffo taisyklės.

7. Kontaktinio potencialo skirtumas. Termoelektriniai reiškiniai.

8. Elektros srovė įvairiose aplinkose.

9. Srovė skysčiuose. Elektrolizė. Faradėjaus dėsniai.

1. Laidumo srovės samprata. Srovės vektorius ir srovės stiprumas.

elektros šokas vadinamas tvarkingu elektros krūvių judėjimu. Srovės nešėjais gali būti elektronai, jonai, įkrautos dalelės.

Jei laidininke sukuriamas elektrinis laukas, tada jame pradės judėti laisvieji elektros krūviai - atsiranda srovė, vadinama laidumo srovė. Jei įkrautas kūnas juda erdvėje, tada srovė vadinama konvekcija.

Gali tekėti srovė kietosios medžiagos(metalai), skysčiai (elektrolitai) ir dujos (dujų iškrovą sukelia tiek teigiamų, tiek neigiamų krūvių judėjimas).

Dabartiniai vežėjai yra:

Metaluose nukreiptas elektronų judėjimas;

Skysčiuose - jonai;

Dujose, elektronuose ir joniuose.

Dėl srovės krypties Įprasta pasirinkti teigiamų krūvių judėjimo kryptį.

Srovei atsirasti ir egzistuoti būtina:

laisvų įkrautų dalelių buvimas;

Teoriniu požiūriu yra tik vienas skirtumas tarp sandarumo bandymo ir magnetinių dalelių bandymo: geležies dalelių naudojimas kaip jutiklis. Atliekant srauto nuotėkio testą, kaip jutikliai naudojami įrenginiai, tokie kaip Hall elementai, magnetiniai diodai, ritės jutikliai ir kt. Ideali situacija, kurią galima pasiekti atliekant magnetinių dalelių testavimą, yra ta, kuri suteikia didžiausią jautrumą mažiausiems netolygumams.

Tai pasiekiama derinant tinkamus aspektus, pvz., taikymo stiprumą magnetinis laukas, srauto tankis tiriamajame objekte, magnetinių dalelių dydis ir jų panaudojimo būdas bei optimalios vizualinio stebėjimo sąlygos, kurios bus nagrinėjamos šiame vadove, 2. Šie magnetai arba domenai yra atsitiktiniai, atsitiktinai paskirstyti, dažniausiai lygiagrečiai. į medžiagos kristalines ašis, kad jų bendras magnetinis rezultatas būtų lygus nuliui. Medžiaga, kurią galima įmagnetinti, kai yra šalia magneto arba elektros srovės, nukreipia savo magnetinius domenus, o tai rodo, kad egzistuoja pilnas magnetas.

elektrinio lauko buvimas laidininke.

Pagrindinė srovės charakteristika yra srovės stiprumas , kuris yra lygus krūvio kiekiui, kuris per 1 sekundę praėjo per laidininko skerspjūvį.

čia q yra krūvio dydis;

t yra įkrovos perdavimo laikas.

Srovės stiprumas yra skaliarinė vertė.

Vadinama srovė, kurios stiprumas ir kryptis laikui bėgant nekinta nuolatinis , kitaip - kintamieji .

Elektros srovė laidininko paviršiuje gali pasiskirstyti netolygiai, todėl kai kuriais atvejais jie naudojasi srovės tankio samprata i .

Vidutinis srovės tankis yra lygus srovės stiprio ir laidininko skerspjūvio ploto santykiui.

,



, (2)

kur J yra dabartinis pokytis;

S – ploto pasikeitimas.

2. Omo dėsnio diferencialinė forma.

1826 metais vokiečių fizikas Ohmas eksperimentiškai nustatė, kad srovės stiprumas J laidininke yra tiesiogiai proporcinga įtampai U tarp jo galų

, (3)

kur k yra proporcingumo koeficientas, vadinamas
elektros laidumas arba laidumas; [k] = [cm] (siemensas).

Vertė

(4)

paskambino laidininko elektrinė varža .

Mes gauname išraišką

. (5)

Omo dėsnis siužetui elektros grandinė, kuriame nėra srovės šaltinio

Iš šios formulės išreiškiame R

.

(6)

Elektrinė varža priklauso nuo laidininko formos, dydžio ir medžiagos.

Laidininko varža tiesiogiai proporcingas jo ilgiui l ir atvirkščiai proporcingas skerspjūvio plotui S.

, (7)

kur  – apibūdina medžiagą, iš kurios pagamintas laidininkas ir
paskambino laidininko savitoji varža .

Express :

. (8)

Laidininko varža priklauso nuo temperatūros. Kylant temperatūrai, atsparumas didėja

čia R 0 – laidininko varža esant 0С;

t yra temperatūra;

 - temperatūros atsparumo koeficientas
(metalui   0,04 laipsnio -1).

Formulė galioja ir varžai

, (10)

čia  0 – laidininko savitoji varža esant 0С.

Esant žemai temperatūrai (<8К) сопротивление некоторых металлов (алюминий, свинец, цинк и др.) скачкообразно уменьшается до нуля: металл становится absoliutus laidininkas.

Šis reiškinys vadinamas superlaidumas .

Pakeiskite išraišką (7) į (5)

. (11)

Pergrupuokite išraiškos sąlygas

, (12)

čia J/S=i – srovės tankis;

1/= - laidininko medžiagos savitasis laidumas;

u/e=E – elektrinio lauko stipris laidininke.

(13)

Omo dėsnis diferencine forma.

3. Elektros srovės atsiradimo laidininke priežastis.
Išorinių jėgų sąvokos fizinė prasmė. Išorinių jėgų darbas.

Ohmo dėsnis rodo, kad srovės tankis yra tiesiogiai proporcingas intensyvumui E elektrinis laukas, veikiantis laisvuosius krūvius ir sukeliantis tvarkingą jų judėjimą.

Kas yra laidininko elektrinis laukas? Tai elektrostatinis laukas, kurį sukuria elektronai ir teigiami jonai (Coulomb jėgos laukas).

Kulono jėgos lemia tokį laisvųjų krūvių persiskirstymą, kai laidininke elektrinis laukas išnyksta, o potencialai visuose taškuose susilygina. Todėl Kulono jėgos negali sukelti nuolatinės elektros srovės.

Už palaikymą nuolatinė srovė grandinėje neelektrinės kilmės jėgos turi veikti laisvaisiais krūviais, vadinamais išorės jėgos . Trečiųjų šalių pajėgos sukelti priešingų krūvių atsiskyrimą ir išlaikyti potencialų skirtumą laidininko galuose. Sukuriamas papildomas išorinių jėgų elektrinis laukas laidininke dabartiniai šaltiniai(galvaniniai elementai, akumuliatoriai, elektros generatoriai). Išorinių jėgų šaltinis nuolatinės srovės grandinėje yra toks pat būtinas kaip siurblys hidraulinėje sistemoje.

Dėl išorinių jėgų sukuriamo lauko elektros krūviai juda srovės šaltinio viduje prieš elektrostatinio lauko jėgas. Dėl to išorinės grandinės galuose palaikomas potencialų skirtumas ir grandinėje teka pastovi elektros srovė.

Trečiųjų šalių pajėgos veikia dėl energijos, sunaudojamos srovės šaltinyje (mechaninėje, cheminėje ir kt.).

Išorinių jėgų darbas vienetiniame teigiamame krūvyje vadinamas elektrovaros jėga. 

. (14)

4. Omo dėsnio išvedimas visai elektros grandinei.

Tegul uždara elektros grandinė susideda iš srovės šaltinio su  , su vidine varža r o išorinė dalis turi atsparumą R.

R yra išorinis pasipriešinimas;

r yra vidinė varža.

, (15)

kur

– išorinės varžos įtampa; (16)

A - darbas perkeliant įkrovą q srovės šaltinio viduje,
y. dirbti su vidiniu pasipriešinimu. Tada

, (17)

nes

, tada

, (18)

perrašykite išraišką už 

,

. (19)

Kadangi pagal Omo dėsnį uždarai elektros grandinei ( = IR)

IR ir Ir - įtampos kritimas išorinėse ir vidinėse grandinės dalyse, tada

. (20)

Omo dėsnis uždarai elektros grandinei

Uždaroje elektros grandinėje šaltinio elektrovaros jėga srovė lygi įtampos kritimų visose grandinės dalyse sumai.

5. Pirmoji ir antroji Kirchhoff taisyklės.

Praktikoje dažnai reikia apskaičiuoti sudėtingas nuolatinės srovės elektros grandines. Sudėtinga elektros grandinė susideda iš kelių uždarų laidžių grandinių, turinčių bendras zonas. Kiekviena grandinė gali turėti kelis srovės šaltinius. Srovės stiprumas atskirose atkarpose gali būti skirtingo dydžio ir krypties.

Pirmoji Kirchhoffo taisyklė yra pastovios srovės grandinėje sąlyga.

Šakos tašku vadinkime bet kurį tašką, kuriame susilieja daugiau nei du laidininkai Pirmoji Kirchhoffo taisyklė : Atšakos mazgo srovės stiprių algebrinė suma lygi nuliui

, (21)

čia n yra laidininkų skaičius;

I i - srovės laidininkuose.

Prie mazgo artėjančios srovės laikomos teigiamomis, išeinančios iš mazgo – neigiamos.

Dėl Node BET Pirmoji Kirchhoffo taisyklė yra parašyta:

. (22)

Antroji Kirchhoffo taisyklė yra Omo dėsnio apibendrinimas šakotoms elektros grandinėms. Tai skamba taip: Bet kurioje uždaroje šakotosios elektros grandinės grandinėje algebrinė sumaaš i apie pasipriešinimąR i atitinkamų šios grandinės sekcijų yra lygi joje taikomo EML sumai i

Norėdami sudaryti lygtį, turite pasirinkti aplinkkelio kryptį (pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę). Visos srovės, kurios sutampa su kilpos aplinkkeliu, laikomos teigiamomis. Srovės šaltinių EMF laikomas teigiamu, jei jie sukuria srovę, nukreiptą į grandinės aplinkkelį. Taigi, pavyzdžiui, Kirchhoffo taisyklė I, II, III k.

I -  1 +  2 \u003d -I 1 r 1 - I 1 R 1 + I 2 r 2 + I 2 R 2.

II -  2 +  3 \u003d -I 2 r 2 - I 2 R 2 - I 3 r 3 - I 3 R 3.

III -  1 +  3 \u003d -I 1 r 1 - I 1 R 1 - I 3 r 3 - I 3 R 3.

Remiantis šiomis lygtimis, apskaičiuojamos grandinės.

6. Kontaktinio potencialo skirtumas. Termoelektriniai reiškiniai.

Elektronai metale yra atsitiktiniu šiluminiu judėjimu. Didžiausią kinetinę energiją turintys elektronai gali išskristi iš metalo į supančią erdvę. Tuo pačiu metu jie veikia prieš traukos jėgas iš perteklinio teigiamo krūvio pusės, atsirandančios dėl elektronų, susidarančių aplink laidininką, emisijos. elektronų debesis“. Tarp metale esančių elektronų dujų ir „elektronų debesies“ yra dinaminė pusiausvyra.

Elektrono darbo funkcija yra darbas, kurį reikia atlikti norint pašalinti elektroną iš metalo į beorę erdvę.

Elektronų trūkumas laidininke ir perteklius supančioje erdvėje pasireiškia labai plonu sluoksniu abiejose laidininko paviršiaus pusėse (keli tarpatominiai atstumai metale). Todėl metalo paviršius yra elektrinis dvigubas sluoksnis, panašus į labai ploną kondensatorių.

Potencialų skirtumas tarp kondensatoriaus plokščių priklauso nuo elektrono darbo funkcijos.

, (24)

čia e yra elektrono krūvis;

 – kontaktinio potencialo skirtumas tarp metalo ir
aplinka;

A yra darbo funkcija (elektroninis voltas - E-V).

Darbo funkcija priklauso nuo metalo cheminės prigimties ir jo paviršiaus būklės (užterštumo, drėgmės).

Kontaktinio potencialo skirtumo tarp besiliečiančių metalinių laidininkų atsiradimas buvo aptiktas XVIII amžiaus pabaigoje. italų fizikas Volta. Jis eksperimentiškai nustatė du Voltos dėsniai:

1. Sujungiant du laidininkus iš skirtingų metalų, tarp jų susidaro kontaktinio potencialo skirtumas, kuris priklauso tik nuo cheminės sudėties ir temperatūros.

2. Potencialų skirtumas tarp grandinės, susidedančios iš nuosekliai sujungtų metalinių laidininkų, galų esant tokiai pačiai temperatūrai, nepriklauso nuo tarpinių laidininkų cheminės sudėties. Jis lygus kontaktinio potencialo skirtumui, atsirandančiam dėl tiesioginio kraštinių laidininkų sujungimo.

Termoelektriniai reiškiniai.

Apsvarstykite uždarą grandinę, susidedančią iš dviejų metalinių laidininkų 1 ir 2 . Šiai grandinei taikomas emf yra lygus visų potencialių šuolių algebrinei sumai

Jei sluoksnių temperatūra yra vienoda,

, tada =0.

Jei sluoksnių temperatūra skiriasi, pvz.

, tada

, (26)

čia  – dviejų metalų sąlyčio savybes apibūdinanti konstanta.

Tokiu atveju atsiranda uždara grandinė termoelektrovaros jėga , kuris yra tiesiogiai proporcingas temperatūrų skirtumui tarp dviejų sluoksnių.

Termoelektriniai reiškiniai metaluose plačiai naudojami temperatūrai matuoti. Tam jie naudojami termoelementai arba termoporos, kurie yra du laidai, pagaminti iš įvairių metalų ir lydinių. Šių laidų galai yra lituojami. Viena sandūra dedama į terpę, temperatūrą T 1 kurį norite išmatuoti, o antrasis – terpėje, kurios temperatūra yra pastovi.

Termoporos turi nemažai privalumų, palyginti su įprastais termometrais: leidžia išmatuoti temperatūrą plačiame diapazone nuo dešimčių iki tūkstančių laipsnių absoliučios skalės. Termoporos yra labai jautrios, todėl leidžia išmatuoti labai mažus temperatūrų skirtumus (iki 10 -6 laipsnių). Pavyzdžiui: geležies konstanta matuoja temperatūrą iki 500 С ir turi 5,3  10 -5 V/deg jautrį; platina-platina-rodis (90% platinos ir 10% rodžio) turi 6  10 -6 v / deg jautrumą ir yra naudojami temperatūrai matuoti nuo žemiausio iki tūkstančių laipsnių.

Temperatūros pokyčiams laikui bėgant stebėti galima naudoti termoporą. Galimybė montuoti galvanometrą dideliu atstumu leidžia automatiniuose įrenginiuose naudoti termoporas. Termoporų jautrumui padidinti naudojamos jų nuoseklios jungtys, vadinamos termopoliais.

7. Elektros srovė įvairiose aplinkose.

Elektros srovė dujose .

Dujos normaliomis sąlygomis yra dielektrikai , susideda iš elektra neutralių atomų ir molekulių.

Kai dujos jonizuojamos, atsiranda elektros srovės nešikliai (teigiami krūviai).

Elektros srovė dujose vadinama dujų išleidimas . Norint atlikti dujų išleidimą į vamzdį su jonizuotomis dujomis, turi būti elektrinis arba magnetinis laukas.

Dujų jonizacija gali atsirasti veikiant išoriniam poveikiui – stipriam kaitinimui, ultravioletiniams ir rentgeno spinduliams, radioaktyviajai spinduliuotei, kai dujų atomai (molekulės) yra bombarduojami greitųjų elektronų ar jonų.

Jonizacijos proceso matas yra jonizacijos intensyvumas , matuojamas priešingai įkrautų dalelių porų skaičiumi, atsirandančių dujų tūrio vienete per laiko vienetą.

smūginė jonizacija vadinamas vieno ar kelių elektronų atsiskyrimas nuo atomo (molekulės), atsirandantis susidūrus su elektronų arba jonų dujų, pagreitintų elektriniu lauku išlydžio metu, susidūrimo su atomais ar molekulėmis.

1. Nesavaiminis dujų išleidimas yra išorinių jonizatorių sukeltas dujų elektrinis laidumas.

Dujų išlydžio srovės-tampos charakteristika: didėjant U, elektrodą pasiekiančių įkrautų dalelių skaičius didėja, o srovė didėja iki I=I į , kurioje visos įkrautos dalelės pasiekia elektrodus. Tuo pačiu metu U=Uk

, (27)

soties srovė

kur e yra elementarus krūvis;

N 0 – didžiausias susidariusių vienavalenčių jonų porų skaičius
dujų tūryje per 1 s.

Staigus srovės padidėjimas skyriuje AB susiję su smūginės jonizacijos atsiradimu.

2. Nepriklausomas dujų išleidimas - iškrova, kuri tęsiasi pasibaigus išoriniam jonizatoriui. Jis palaikomas ir vystomas smūginės jonizacijos būdu.

Nesavaiminis dujų išmetimas tampa savarankiškas, kai U h– uždegimo įtampa. Šis perėjimo procesas vadinamas dujų elektros gedimas .

Priklausomai nuo dujų slėgio ir įtampos, yra:

1) švytėjimo iškrova;

2) vainikinės iškrovos;

3) kibirkštinio išlydžio;

4) lankinis išlydis.

švytėjimo iškrova naudojami dujiniuose šviesos vamzdeliuose, dujiniuose lazeriuose.

korona iškrova - naudojamas žemės ūkio augalų sėkloms dezinfekuoti.

kibirkštinio išlydžio - žaibas (srovės iki kelių tūkstančių amperų, ​​ilgis - keli kilometrai).

lanko išlydis (Т=3000 °С – esant atmosferos slėgiui, dujų temperatūra 5000…6000 °С). Jis naudojamas kaip šviesos šaltinis galinguose prožektoriuose, projekcinėje įrangoje.

Plazma - ypatinga medžiagos agregacijos būsena, kuriai būdingas didelis jos dalelių jonizacijos laipsnis.

Plazma skirstoma į

– silpnai jonizuotas( - procento dalys - viršutiniai atmosferos sluoksniai, jonosfera);

– iš dalies jonizuotas(keli %);

– pilnai jonizuotas(saulė, karštos žvaigždės, kai kurie tarpžvaigždiniai debesys).

Dirbtinai sukurta plazma naudojama dujų išlydžio lempose, plazminiuose elektros energijos šaltiniuose ir magnetodinaminiuose generatoriuose.

Emisijos reiškiniai :

1. Fotoelektroninė emisija - elektronų ištraukimas iš metalų paviršiaus vakuume veikiant šviesai.

2. Termioninė emisija - kietų arba skystų kūnų elektronų emisija, kai jie yra kaitinami.

3. Antrinė elektronų emisija yra elektronų priešpriešinis srautas iš paviršiaus, bombarduojamas elektronų vakuume.

Termioninės emisijos reiškiniu paremti prietaisai vadinami elektroninės lempos .

Diodas, triodas apsvarstyti savarankiškai.

Elektros srovė kietose medžiagose .

Metalas yra kristalinė gardelė. Teigiamai įkrauti jonai-mazgai sukuria elektrinį lauką metalo viduje. Grotelių mazgai yra išdėstyti griežta tvarka, todėl jų sukurtas laukas yra periodinė koordinačių funkcija. Todėl elektronai gali būti tik tam tikrose būsenose, atitinkančiose atskiras jų energijos vertes.

Kadangi kietose medžiagose elektronas sąveikauja ne tik su savo atomu, bet ir su kitais kristalinės gardelės atomais, atomų energijos lygiai dalijasi formuojantis. energijos juosta .

Ant pav. parodytas izoliuotų atomų energijos lygių skilimas jiems artėjant ir formuojant energijos juostas.

Šių elektronų energija gali būti tamsiose srityse, vadinamose leistinos energijos zonos . Diskretūs lygiai, atskirti sritimis draudžiamos energijos vertės – draudžiamos zonos (jų plotis proporcingas draudžiamųjų zonų pločiui).

Įvairių tipų kietųjų medžiagų elektrinių savybių skirtumai paaiškinami:

1) draudžiamų energijos juostų plotis;

2) skirtingas leidžiamų energijos juostų užpildymas elektronais
(vielos dielektrikas).

8. Srovė skysčiuose. Elektrolizė. Faradėjaus dėsniai.

Stebėjimai parodė, kad daugelis skysčių labai prastai praleidžia elektrą (distiliuotas vanduo, glicerinas, žibalas ir kt.). Vandeniniai druskų, rūgščių ir šarmų tirpalai gerai praleidžia elektrą.

Elektrolizė - srovės pratekėjimas per skystį, dėl kurio išsiskiria medžiagos, sudarančios elektrolitą ant elektrodų.

elektrolitų - joninio laidumo medžiagos. Jonų laidumas – tvarkingas jonų judėjimas veikiant elektriniam laukui. jonų Atomai arba molekulės, praradusios arba įgijusios vieną ar daugiau elektronų. Teigiami jonai - katijonų, neigiamas - anijonai.

Elektrinį lauką skystyje sukuria elektrodai („+“ – anodas, „–“ – katodas). Teigiami jonai (katijonai) juda link katodo, neigiami – link anodo.

Paaiškinta jonų atsiradimas elektrolituose elektrinė disociacija – ištirpusių medžiagų molekulių suirimas į teigiamus ir neigiamus jonus dėl sąveikos su tirpikliu (Na + Cl - ; H + Cl - ; K + I - ...).

Disociacijos laipsnis  vadinamas molekulių skaičiumi n 0  , disocijuoti į jonus, iki bendro molekulių skaičiaus n 0

. (28)

Šiluminio jonų judėjimo metu vyksta atvirkštinis jonų susijungimo procesas, vadinamas rekombinacija .

M. Faradėjaus įstatymai (1834).

Ant elektrodo išsiskiriančios medžiagos masė yra tiesiogiai proporcinga elektros krūviui q einantis per elektrolitą

arba

, (29)

čia k yra medžiagos elektrocheminis ekvivalentas; lygus medžiagos masei
išsiskiria, kai praeina per elektrolito bloką
elektros energijos kiekis.

, (30)

kur I yra nuolatinė srovė, einanti per elektrolitą.

Medžiagų elektrocheminiai ekvivalentai yra tiesiogiai proporcingi jų atominės (molinės) masės ir valentingumo n santykiams.

, (31)

kur A yra atominė masė;

n yra valentingumas.

Faradėjaus konstanta

kur С yra universali visų elementų konstanta.

F \u003d 9,648  10 4 C / mol

fizinė prasmė išplaukia iš vieningo Faradėjaus elektrolizės dėsnio

Vieno įkrauto ... kondensatoriaus įkrovimo varža sukuriami laukai srovė Grandinės varžos yra žinomos srovė. Nustatykite ... Sprendimas yra grandinės įtampa. . - srovė grandinėje. yra lygiavertė grandinės varža. -...

Elektrinis srovėįvairiose aplinkose (2)

Santrauka >> Fizika

... Elektrinis Dabartinė dujose Dujose yra priklausomos ir nepriklausomos elektrinis gretas. Nuotėkio reiškinys elektrinis srovė... oras tada elektrinis srovė neatsiranda vakuume – nėra nešėjų elektrinis srovė. Amerikos mokslininkas...

Elektrinis srovė skysčių laidininkuose

Praktikos ataskaita >> Fizika

1 Elektrolizės procesas tirpaluose ir elektrolitų lydaluose Elektrinis srovė metaluose nėra cheminių procesų ... yra tokia laidininkų klasė, kurioje elektrinis srovė visada lydi tam tikri cheminiai pokyčiai...

Šios įkrautos dalelės teoriškai dažnai vadinamos srovės nešikliais. Laidininkuose ir puslaidininkiuose srovės nešėjai yra elektronai, elektrolituose – įkrauti jonai. Dujose ir elektronai, ir jonai gali būti krūvininkai. Pavyzdžiui, metaluose gali judėti tik elektronai. Vadinasi, juose esanti elektros srovė yra laidumo elektronų judėjimas. Reikėtų pažymėti, kad elektros srovės pratekėjimo rezultatas metaluose ir elektrai laidžiuose tirpaluose labai skiriasi. Metaluose nebūna cheminiai procesai kai praeina srovė. Tuo tarpu elektrolituose, veikiant srovei, ant elektrodų išsiskiria medžiagos jonai (elektrolizės reiškinys). Srovės veikimo rezultatų skirtumas paaiškinamas tuo, kad metalo ir elektrolito krūvininkai iš esmės skiriasi. Metaluose tai yra laisvieji elektronai, atsiskyrę nuo atomų, tirpaluose tai yra jonai, tai yra atomai arba jų grupės, turinčios krūvį.

Taip, pirma būtina sąlyga elektros srovės buvimas bet kurioje medžiagoje yra srovės nešėjų buvimas.

Kad krūviai būtų pusiausvyroje, būtina, kad potencialų skirtumas tarp bet kurių laidininko taškų būtų lygus nuliui. Jei ši sąlyga pažeidžiama, tada nėra pusiausvyros, tada krūvis juda. Todėl antroji būtina sąlyga elektros srovės egzistavimui laidininke yra įtampos tarp kai kurių taškų sukūrimas.

Tvarkingas laisvųjų krūvių judėjimas, atsirandantis laidininke dėl elektrinio lauko veikimo, vadinamas laidumo srove.

Tačiau pažymime, kad įkrautų dalelių tvarkingas judėjimas yra įmanomas, jei įkrautas laidininkas ar dielektrikas yra perkeliami erdvėje. Tokia elektros srovė vadinama konvekcija.

Nuolatinės srovės įgyvendinimo mechanizmas

Kad srovė laidininke tekėtų nuolat, prie laidininko (arba laidininkų rinkinio - laidininkų grandinės) turi būti prijungtas koks nors įtaisas, kuriame nuolat vyksta elektros krūvių atskyrimo procesas ir tokiu būdu. palaiko įtampą grandinėje. Šis įrenginys vadinamas srovės šaltiniu (generatoriumi). Jėgos, skiriančios krūvius, vadinamos išorinėmis jėgomis. Jie yra neelektrinės kilmės ir veikia tik šaltinio viduje. Kai krūviai yra atskirti, išorinės jėgos sukuria potencialų skirtumą tarp grandinės galų.

Tuo atveju, kai elektros krūvis juda uždara grandine, elektrostatinių jėgų darbas yra lygus nuliui. Tai reiškia, kad bendras krūvį veikiančių jėgų ($A$) darbas yra lygus išorinių jėgų darbui ($A_(st)$). Fizinis kiekis, kuris apibūdina dabartinį šaltinį šaltinis emf($(\mathcal E)$), jis apibrėžiamas taip:

\[(\mathcal E)=\frac(A)(q)\left(1\right),\]

kur $q$ yra teigiamas krūvis. Įkrovimas juda uždara kilpa. EML nėra jėga tiesiogine prasme. Vienetas $\left[(\mathcal E)\right]=B$.

Išorinių jėgų pobūdis gali būti skirtingas, pavyzdžiui, galvaniniame elemente išorinės jėgos yra elektrocheminių procesų rezultatas. Nuolatinės srovės mašinoje ši jėga yra Lorenco jėga.

Pagrindinės srovės charakteristikos

Srovės kryptis sutartinai laikoma teigiamų dalelių judėjimo kryptimi. Tai reiškia, kad srovės kryptis metaluose yra priešinga dalelių judėjimo krypčiai.

Elektros srovei būdingas srovės stiprumas. Srovė ($I$) yra skaliarinis dydis, lygus per paviršių S tekančios srovės krūvio ($q$) laiko išvestinei:

Srovė gali būti pastovi ir kintama. Tuo atveju, jei srovės stiprumas ir jos kryptis laikui bėgant nesikeičia, tokia srovė vadinama pastovia, o srovės stiprumo išraiška gali būti parašyta taip:

kur srovės stiprumas apibrėžiamas kaip krūvis, praeinantis per paviršių S per laiko vienetą.

SI sistemoje pagrindinis srovės vienetas yra amperas (A).

Vietinė srovės vektoriaus charakteristika yra jos tankis. Srovės tankio vektorius ($\overrightarrow(j)$) apibūdina, kaip srovė pasiskirsto atkarpoje S. Šis vektorius nukreiptas ta kryptimi, kuria juda teigiami krūviai. Absoliuti srovės tankio vektoriaus vertė yra:

kur $dS"$ yra elementaraus paviršiaus $dS$ projekcija į plokštumą, kuri yra statmena srovės tankio vektoriui, $dI$ yra srovės stiprumo elementas, tekantis per paviršius $dS\ ir\ dS"$ .

Srovės tankis metale gali būti pavaizduotas taip:

\[\overrightarrow(j)=-n_0q_e\left\langle \overrightarrow(v)\right\rangle \ \left(5\right),\]

kur $n_0$ yra laidumo elektronų koncentracija, $q_e=1,6(\cdot 10)^(-19)Cl$ yra elektronų krūvis, $\left\langle \overrightarrow(v)\right\rangle $ -- vidutinis tvarkingo elektronų judėjimo greitis. Esant didžiausiam srovės tankiui $\left\langle \overrightarrow(v)\right\rangle =(10)^(-4)\frac(m)(s)$.

Fundamentalus fizinis įstatymas yra elektros krūvio tvermės dėsnis. Jei pasirenkame savavališkai uždarą fiksuotą paviršių S (1 pav.), kuris riboja tūrį V, tai elektros kiekis, ištekantis iš tūrio V per sekundę, apibrėžiamas kaip $\oint\limits_S(j_ndS.)$ Tas pats elektros kiekis gali būti išreikštas mokesčiu: $-\frac(\partial q)(\partial t)$, todėl turime:

\[\frac(\partial q)(\partial t)=-\oint\limits_S(j_ndS\left(6\right),)\]

kur $j_n$ yra srovės tankio vektoriaus projekcija į normaliojo paviršiaus elemento $dS$ kryptį, tuo tarpu:

kur $\alpha $ yra kampas tarp normaliosios krypties į dS ir srovės tankio vektoriaus. (6) lygtis naudoja dalinę išvestinę, kad pabrėžtų, kad paviršius S yra stacionarus.

(6) lygtis yra makroskopinės elektrodinamikos krūvio išsaugojimo dėsnis. Tuo atveju, jei srovė yra pastovi laike, tada krūvio tvermės dėsnį rašome tokia forma:

\[\oint\limits_S(j_ndS=0\left(8\right).)\]