School

Електричен ток - насочено движение на електрични заряди под действието на електрично поле

а) посока

• конвенционален ток - приема движещите се заряди за положителни, т.е. тече в посока, обратна на движението на отрицателните заряди

б) големина ($I,[\text{A}]$)

$$I=\frac{dq}{dt}$$

• мерна единица - ампер

$$\left[\text{A}=\frac{\text{C}}{\text{s}}\right]$$

в) дрейфова скорост (${\vec{v}}_d$) - средната скорост на насоченото движение на зарядите

• пропорционална на интензитета на електричното поле

г) зависимост

• от

Плътност на тока ($\vec{J},\left[\frac{\text{A}}{\text{m²}}\right]$)

$$\vec{J}=c(q)\cdot q\cdot {\vec{v}}_d$$

а) посока - посоката на конвенционалния ток

б) големина - токът върху лицето на напречното сечение на проводника

$$|\vec{J}|=\frac{I}{S}=c(q)\cdot |q|\cdot v_d$$

• концентрация на свободните заряди в проводника ($c(q),[\text{m³}]$) - броят на свободните заряди за единица обем на проводника
• заряд на свободните заряди ($q$) - зарядът на всеки един свободен заряд

Съпротивление - докато се движат по проводника зарядите се сблъскват с другите частици, което изглежда като сила на съпротивление

а) специфично съпротивление ($\rho ,[\Omega \cdot \text{m}]$)

$$\rho \stackrel{\text{def}}{=}\frac{|\vec{E}|}{|\vec{J}|}$$

• зависи от електричното поле и материала на проводника
• колкото по-голямо е специфичното съпротивление, толкова по-силно електрично поле е нужно, за да създаде определена плътност на тока

б) съпротивление ($R,[\Omega ]$) - на проводник с напречно сечение $S$, дължина $l$ и специфично съпротивление $\rho$

$$R\stackrel{\text{def}}{=}\frac{\rho \cdot l}{S}$$

• мерна единица - ом

$$\left[\Omega =\frac{\text{V}}{\text{A}}\right]$$

в) закон на Ом - за ток, който тече през проводник със съпротивление $R$ под напрежение $U$

$$I=\frac{U}{R}$$

Електричен ток в различни среди

а) концентрация на токовите носители ($n,[{\text{m}}^{-3}]$) - характерна за средата величина, показваща броя токови носотели, намиращи се в единица обем от средата

$$I=en{v}_{d}S$$

• елементарен заряд: $e$
• дрейфова скорост на токовите носители: $v_d$
• напречно сечение на проводника: $S$

а) ток в метали

• металите са отлични проводници - имат специфично съпротивление много по-малко от 1,\ohm\cdot\text{m} (обикновено около от порядъка на $10^{-8}$)
• специфичното съпротивление нараства с покачване на температурата - зависи от температурния коефициент на съпротивление $\alpha ,[{\text{K}}^{-1},°{\text{C}}^{-1}]$

$$\rho ={\rho }_0[1+\alpha (T-T_0)]$$

б) ток в изолатори

• изолаторите практически не провеждат електричен ток - имат специфично съпротивление от порядъка на 10^{-10} ,\ohm\cdot\text{m} и нагоре
• възможно е протичането на ток при много силни електрични полета, които предизвикват електричен пробив

в) ток в полупроводници

• провеждат ток при определени условия - имат междинни стойности на специфично съпротивление
• специфичното съпротивление намалява с покачване на температурата - в интервал от $\pm 10°\text{C}$ температурна разлика е в сила същият закон като при металите, но $\alpha <0$

г) ток в свръхпроводници

• някои вещества губят напълня специфичното си съпротивление при изключително ниски температури