Причина: широко применяется в технике 1 Л.8 Электрический ток Основные понятия и законы физики Thomas Edison ( ) 1093 – одна минута 1) Практически работающий телефон 2) Электрическая лампа накаливания 3) Ток в вакууме 4) Система производства и распределения электроэнергии 5) Электрическая батарейка

2 Определение явления: направленное движение заряженных частиц Почти не встречается в чистом виде: направленное движение накладывается на хаотическое

3 Наглядно: хаотическое и направленное движение Средняя скорость направленного движения заряженных частиц – дрейфовая скорость

4 Основная количественная характеристика – сила тока Алгебраическая величина Сила тока – интегральная характеристика (как масса или заряд) Плотность тока – дифференциальная характеристика (как плотность массы или плотность заряда), вектор Определение плотности тока

5 1) Наличие носителей тока – заряженных частиц, которые сравнительно свободно могут перемещаться по всему телу Условия протекания тока В металлах – электроны проводимости (-) В полупроводниках – электроны проводимости (-) и дырки (+) В газах (низкотемпературной плазме) – ионы (+) и (-) В горячей плазме – ионы (+) и электроны (-) В жидкостях (электролитах) – ионы (+) и (-) 2) Наличие электрического поля в проводнике

6 Один пример использования электрического тока Что это? Логический вентиль «И»: два транзистора

7 Электрический ток в металлах (примеры) Концентрация электронов проводимости не зависит от внешних условий. Она равна концентрации атомов (ионов)

8 Диффузия примесной дырки Тепловая генерация собственных носителей Рекомбинация электрон- дырочной пары Электрический ток в полупроводниках (примеры) Концентрация дырок и электронов проводимости сильно зависит от внешних условий. Она очень мала по сравнению с концентрацией атомов.

9 Электрический ток в жидкостях (электролитах): диссоциация, раствор медного купороса

10 Электрический ток в газах Почему грозы бывают обычно летом, а не зимой?

11 Переходные процессы в электрических цепях (релаксация): конденсатор Зависимость заряда конденсатора от времени при зарядке Время релаксации (постоянная RC-цепочки)

12 Переходные процессы в электрических цепях (релаксация): конденсатор Зависимость заряда конденсатора от времени при разрядке Время релаксации (постоянная RC-цепочки)

13 Закон Био-Савара-Лапласа: формула для расчёта магнитного поля элемента тока Электрический ток течёт в проводнике лишь при наличии в нём электрического поля, а сам порождает вокруг себя магнитное поле

14 ЭДС – сторонние силы и внутреннее сопротивление Закон Ома для замкнутой цепи r – внутреннее сопротивление источника тока (батарейки), увеличивается по мере использования батарейки

15 КПД источника и полезная мощность При фиксированном r, казалось бы, увеличивай R – и получай всё больший КПД… Но полезная мощность уменьшается! Оптимально КПД=50%

Вывод Но полезная мощность уменьшается! Оптимально КПД=50% 16

Связь этой лекции с вопросами ННЗ - буклет Закон Ома Мощность: определение, механическая мощность, мощность тока Поток вектора через поверхность Переходные процессы в RC-цепочке. 26