Щільність електричного струму постійний електричний струм

Ключові параметри

При дослідженні такого фізичного явища, як електричний струм, фахівцями виділено ряд показників, на які не тільки необхідно звертати увагу в процесі роботи, а й досліджувати їх вплив на цю величину. Основними параметрами електричного струму є:

  • Сила струму.
  • Щільність електричного струму в провіднику.

Відомо, що сила струму визначається як скалярна величина. В абсолютних значеннях вона прямо пропорційна проходить в певний часовий відрізок заряду через поперечний переріз провідника. Одночасно, сила струму буде обернено пропорційна тривалості даного часового відрізку.

Встановлено, що в природі існує всього 2 види струму: постійний і змінний.

  • Постійним є такий струм, в якому через перетин провідника за одиницю часу (часовий відрізок) буде проходити завжди однакова кількість електрики. І ще одна важлива умова — при цьому, напрямок руху частинок не змінюється.

Для існування в природі постійного струму повинні бути створені (дотримані) певні умови, а саме:

  • Наявність вільних носіїв заряду;
  • Існування постійно діючого електричного поля;
  • Факт замкненого кола, по якій здійснюється циркуляція носіїв заряду.

Відмітна особливість змінного струму від постійного полягає в тому, що тут здійснюється змінне напрямок руху електронів. Все залежить від частоти підключеного генератора. Якщо врахувати, що у нас прийнято параметр 50 Гц, то всього за 1 секунду напрямок руху електронів зміниться рівно 100 разів. Це дозволяє нам не замислюючись включати в розетку вилку будь-якою стороною без загрози КЗ.

Щільність електричного струму

Такий параметр як щільність, використовується в якості одного з параметрів, що дозволяють отримати кількісну оцінку електричного струму (постійного і змінного).

Електричний струм характеризується тим, що переміщається він, поширюється по поверхні провідника нерівномірно, величина струму постійно коливається і змінюється, що позначається і на такий параметр, як щільність струму.

І ось те, наскільки сильно коливається і яким чином фактично відбувається розосередження електрики, сили струму по поперечному перерізі провідника і характеризується щільністю струму. Даний параметр є величиною векторною і дозволяє, одночасно з насиченістю електроструму визначити параметри мережі. Дана фізична характеристика не постійна, вона змінюється під впливом зміни зовнішніх умов.

Обчислюється як параметр, прямо пропорційний електричному заряду, що проходить через поперечний переріз провідника і, одночасно, обернено пропорційний певного часовим відрізком (проміжку), протягом якого зазначена величина струму заряд протікає по ланцюгу. Враховується також і обернено пропорційна залежність до площі перерізу провідника (діаметральної). Важливо для розуміння: вектор щільності струму (а раніше ми встановили, що даний параметр — це величина векторна) завжди спрямований вздовж осі у напрямку руху електричного струму.

Для постійного струму незмінною на всьому протязі досліджуваного періоду залишається не тільки сила струму, але і його щільність. Дані параметри однакові у всіх перетинах провідника. Тому, якщо за допомогою спеціальних фіксуючих приладів буде встановлено зміна сили струму, це означає, що струм змінний. Відповідно, змінюється і щільність його. Відповідно до формули: j = I / S, відзначаємо, що щільність струму буде дорівнює величині заряду, який проходить через перетин провідника за одиницю часу. Розглядається поверхня зрізу, зробленого перпендикулярно по відношенню до напрямку руху електронів.

Як вже було зазначено раніше, змінний струм в секунду 100 раз змінює напрямок руху електронів. Відповідно, припущення, що ток тут розподіляється по перетину так само рівномірно, аналогічно постійному струму.

Насправді, у змінних струмів розподіл щільності по перетину буде нерівномірним. Для даної ситуації характерним є нерівномірний розподіл щільності по перетину, а саме: щільність поступово підвищується від осі провідника до його периферії. Якщо забезпечити високу частоту в ланцюзі, весь струм буде розташовуватися на поверхні провідника, і товщина такого шару складе не більше декількох мікрон. Дане явище в колах фізиків іменується «скит-ефектом» (від англ. «Поверхневий шар» або «шкіра»).

Тепер ми знаємо, чому дорівнює щільність електричного струму. Нагадаємо, що вимірюється даний фізичний параметр в одиницях струму А (Амперах), розділених на квадратний метр (А / м ²).

Підведемо підсумок

Надана в розділі інформація розкриває такі показники мережі, як сила струму і його щільність. Крім того, вказані варіанти існування струму (постійний і змінний), названі їх характерні особливості.

Ссылка на основную публикацию