1.какова единица измерения плотности тока в си? 2. выведите формулу силы тока на основе электрических представлений.

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

1. Единица измерения плотности тока в СИ Плотность тока — это векторная физическая величина, определяемая как отношение силы тока Icap I, протекающего через поперечное сечение проводника, к площади Scap S этого сечения. В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения плотности тока является ампер на квадратный метр.

  • Обозначение: А/м2А / м squared. Плотность тока в 1А/м21 space А / м squared означает, что через поперечное сечение проводника площадью 1м21 space м squared протекает ток силой 1А1 space А.

2. Вывод формулы силы тока на основе электронных представлений Для вывода формулы рассмотрим металлический проводник с площадью поперечного сечения Scap S. Сила тока по определению — это заряд, проходящий через сечение проводника за единицу времени: I=ΔqΔtcap I equals the fraction with numerator delta q and denominator delta t end-fraction Чтобы выразить этот заряд через характеристики частиц, введем следующие величины:

  • nn — концентрация свободных зарядов (количество электронов в единице объема); ee — элементарный электрический заряд (заряд одного электрона); vv — средняя скорость упорядоченного движения электронов (дрейфовая скорость).

Этапы вывода:

  1. Определение объема: За промежуток времени Δtdelta t через поперечное сечение проводника успеют пройти все свободные электроны, находящиеся от него на расстоянии не более l=vΔtl equals v center dot delta t. Таким образом, рассматриваемый объем проводника равен:
    V=Sl=SvΔtcap V equals cap S center dot l equals cap S center dot v center dot delta t Подсчет количества частиц: Общее число электронов Ncap N в этом объеме находится путем умножения концентрации на объем:
    N=nV=nSvΔtcap N equals n center dot cap V equals n center dot cap S center dot v center dot delta t Определение суммарного заряда: Общий заряд Δqdelta q, перенесенный этими частицами через сечение, равен произведению числа частиц на заряд каждой из них:
    Δq=eN=enSvΔtdelta q equals e center dot cap N equals e center dot n center dot cap S center dot v center dot delta t Итоговая формула: Подставим полученное выражение для заряда в определение силы тока:
    I=enSvΔtΔtcap I equals the fraction with numerator e center dot n center dot cap S center dot v center dot delta t and denominator delta t end-fraction

После сокращения времени Δtdelta t получаем классическую формулу силы тока: I=envScap I equals e center dot n center dot v center dot cap S

Примечание: Если необходимо выразить плотность тока jj, то, разделив обе части на Scap S, мы получим: j=envj equals e center dot n center dot v.

Я могу рассчитать конкретные значения силы тока или дрейфовой скорости для заданного материала, если вы предоставите параметры проводника.

Форма ответа

Ваш аватар