Такое упорядоченное движение заряженных частиц называется электрическим током.
Сила тока, величина, равная заряду Q, который переносится через поперечное сечение проводника за единицу времени t.
Сила тока имеет разрядность Ампер (А) и обозначается буквой I или i.
Направление силы тока считается противоположным направлению движения заряженных частиц (электронов), то есть от положительно заряженного к отрицательно заряженному телу.
Движение электронов в проводнике и условное направление тока в нем.
Что такое ЭДС и напряжение?
Электроны начинают двигаться в одном направлении и возникает электрический ток? Ответ на этот вопрос очевиден: электроны движутся от места, где их переизбыток туда, где имеется недостаток электронов. Если не принят никаких мер для поддержания в отрицательно заряженном теле избытка электронов, то ток очень быстро прекратится.
Для поддержания электрического тока необходимо изымать электроны из положительно заряженного места и передавать их в отрицательно заряженное место, то есть осуществлять круговорот электронов, чтобы они двигались как бы по замкнутому кругу. Для осуществления такого круговорота электронов и поддержания тока необходимо воздействие сторонних сил действующих на проводник.
Сторонние силы имеют различную природу: химическую, тепловую, механическую, электромагнитную, но не зависимо от того каким образом возникает такая стороння сила она характеризуется электродвижущей силой (ЭДС, которая обозначается Е и измеряется в вольтах В). Величина ЭДС Е равна роботе А (измеряется в джоулях Дж), которую выполняют сторонние силы по перемещению электрического заряда Q и может быть вычисленная по следующему выражению
Таким образом, ЭДС показывает, какую работу необходимо выполнить для перемещения заряда.
Кроме сторонних сил на заряженные частицы действуют силы электростатического поля (кулоновские силы), которые также совершают некоторую работу. Для количественной характеристики суммарной работы электростатических и сторонних сил при перемещении электрического заряда ввели понятие падение напряжения или просто напряжение (обозначается U), которое вычисляется по следующему выражению
Но сторонние силы не всегда действуют на электрический заряд, чаще всего работу над зарядом совершают только силы электростатического взаимодействия, поэтому величина напряжения совпадает с величиной разности потенциалов электростатического поля
Что такое сопротивление проводника?
Выше я пояснил, что такое электрический ток и напряжение, которые являются важнейшими понятиями электротехники и электроники. Вскоре вы узнаете, как они связаны между собой, а пока раскрыть ещё одно основополагающее понятие – сопротивление.
Когда электроны, несущие электрический заряд, перемещаются по проводнику, они испытывают противодействие, которое называется сопротивлением проводника. Обозначается R и имеет размерность Ом.
Очевидно, что сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров, а также от свойств самого материала. Таким образом, сопротивление выразится следующим выражением
где l – длина проводника, м;
S – площадь поперечного сечения проводника, мм2
ρ – удельное электрическое сопротивление проводника при определённой температуре, Ом*мм2/м.
Величина удельного электрического сопротивления ρ, для разных материалов имеет разное значение, кроме того для разных температур оно также различно и имеет следующую зависимость
где ρ0 – удельное электрическое сопротивление при 00 С,
α – коэффициент, численно равный примерно 1/273.
С величиной удельного электрического сопротивления связано явление сверхпроводимости, которое проявляется у некоторых металлов и сплавов при температуре близкой к абсолютному нулю, примерно равной -2730 С. При явлении сверхпроводимости сопротивление скачком обращается в нуль.