2.Електричний струм. Сила струму

Прикладемо до провідника, довжина якого l і площа поперечного перерізу S, напругу U (рис. 4.2.2). При цьому в провіднику виникне електричне поле, напруженість якого . Це поле діє на вільні заряди в провіднику із силою Кулона: .

Під дією цієї сили в провіднику виникне напрямлений рух електричних зарядів, який і називають електричним струмом. За напрям електричного струму вважають напрям руху позитивних зарядів.

Рухів частинок в провіднику безпосередньо не видно, але доказами цих рухів є такі явища:

1) під час проходження електричного струму провідник нагрівається (теплова дія струму);

2) електричний струм змінює хімічний склад провідника (хімічна дія);

3) струм спричиняє силову дію на сусідні струми і намагнічені тіла (магнітна дія).

Величина, що дорівнює заряду, перенесеному за одиницю часу, є основною кількісною характеристикою струму і називається силою струму. Сила струму - це скалярна фізична величина, що дорівнює відношенню заряду ∆q, який переноситься через поперечний переріз провідника за інтервал часу t, до цього інтервалу часу: .

Якщо сила струму з часом не змінюється, то струм називають постійним. Сила струму залежить від заряду, який переносить кожна частинка, концентрації частинок, швидкості їх напрямленого руху і площі поперечного перерізу провідника. Відповідно:

,        (4.2.1) де q₀ - елементарний заряд, який створює струм в провіднику; n - концентрація вільних носіїв зарядів ( кількість зарядів на 1 м³); S - площа поперечного перерізу провідника; - швидкість напрямленого руху вільних носіїв зарядів (швидкість дрейфу), вона дуже мала ( 0,1 мм/с).

У СІ [I] = A (Ампер), 1 А = Кл/с. Вимірюють силу струму амперметром.

Ще однією характеристикою струму є густина струму:

,                                                          (4.2.2)

Одиницю густини струму встановлюють із формули (4.2.2). У СІ одиниця густини струму - ампер на метр в квадраті (А/м²). Інколи використовують також позасистемну одиницю густини струму:

1 А/мм² = 1·10⁶ А/м².