Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Виды электрических токов

СОДЕРЖАНИЕ.
1. Определение электрического тока.
2. Виды электрических токов.
3. Определяющие уравнения для видов электрических токов.


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Определение электрического тока.

Электрический ток считают потоком электрически заряженных материальных носителей (чаще всего электронов). В статье, посвященной электрическому току, подробно рассматривается терминология и символика, связанная с ним. Заметим, что электрический ток − лишь один из вариантов потока зарядов. Понятие “поток зарядов“ может быть отнесено как к потоку электрических зарядов, так и к потоку гравитационных зарядов, то есть к потоку масс.

БСЭ определяет электрический ток, как физическое явление, как “упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел“. В этом определении объединяются два разные физические явления: движение зарядов в неподвижном проводнике, подключенном к источнику электрического напряжения (то есть в проточной системе, количество элементарных зарядов в которой не изменяется при изменении тока), и движение заряженного тела вместе с зарядами (то есть движение непроточной системы с элементарными зарядами, неподвижными относительно этой системы). Это и приводит к различным наименованиям разных видов электрических токов.

2. Виды электрических токов.

Приведем названия и определения видов электрического тока.

1. Электрический ток проводимости. Метрологический справочник А.Чертова (1990) приводит такое определение тока проводимости: “явление направленного движения свободных носителей заряда в веществе или в вакууме“.

2. Электрический ток переноса. Определяется в справочнике А.Чертова (1990) как “электрический ток, осуществляемый переносом электрических зарядов телами“. Имеет еще одно, не совсем удачное название: конвекционный ток. При этом имеется в виду, что элементарные заряды неподвижны относительно перемещающихся заряженных тел.

3. Электрический ток зарядки (разрядки). Для этого тока стандартного определения нет. Этот вид тока можно рассматривать, как ток проводимости, когда элементарные заряды входят из окружающей среды в непроточную систему (или выходят в обратном направлении) при отсутствии равновесия между средой и системой. При этом существует поток зарядов внутри непроточной системы, связанный с выравниваем плотности зарядов внутри системы. Чаще всего имеетя в виду электрический ток поляризации, связанный с зарядкой (разрядкой) конденсаторов и аккумуляторов.

4. Ток смещения в вакууме, определяемый в справочнике А.Чертова (1990), как “явление изменения электрического поля в вакууме“. Это название неверно, так как под ним подразумевается именно физическое явление, а не поток элементарных зарядов. Харктеристика этого являения - физическая величина другой природы, нежели электрический ток проводимости, несмотря на то, что имеет ту же размерность. (В физике, к сожалению, не является редкой ситуация, когда равенство размерностей двух физических величин считается достаточным поводом для неверного присвоения термина.)

Ток смещения – это поток вектора ротора напряженности магнитного поля, называемого в теории Максвелла потоком вектора плотности переменного тока. Проще говоря, это переменное изменение объемной плотности статических зарядов внутри диэлектрика, например, разделяющего две обкладки кондесатора. В статье, посвященной току смещения, разъяснено, почему он не имеет никакого отношения к направленному движению свободных носителей заряда, то есть к термину “электрический ток“.

5. Имеются еще два очень распространенных термина: “постоянный ток“ и “переменный ток“. В статьях, посвященных этим двум терминам, показана неверность их обоих.

6. Основная величина, характеризующая электрический ток, имеет в стандарте такое название – сила тока. В статье, посвященной термину “сила“, указано на некорректность применения этого слова в словосочетании “сила тока“, правильно говорить “интенсивность тока“.

3. Определяющие уравнения для видов электрических токов.

В современной физике любой электрический ток считается величиной скалярной и обозначается символом I или i, хотя скалярность тока противоречит стандартному определению, согласно которому ток считается “явлением направленного движения“. В статье, посвященной электрическому току, эта противоречивость разъясняется и устраняется.

Основные положения системы величин ЭСВП позволяют вывести различные определяющие уравнения для первых трех перечисленных видов электрического тока. Из этих уравнений следует, что любой из этих трех видов тока является векторной величиной. Уравнения приведены ниже в таблице. Чтобы различать виды токов при их пояснении, их обозначения в данной таблице и ниже индексированы, хотя на практике никакой индексации нет. Пояснения даны после таблицы.

Вид тока Обозначение Вид заряженной системы Определяющее уравнение
Ток проводимости im Проточная (il) /l
Ток переноса iv Непроточная (qv) /х
Ток зарядки (разрядки) ie Непроточная (iR) /R

Ток проводимости im является линейной плотностью токового заряда прямого тока (il), при перемещении элементарных зарядов через проточную систему (через неподвижный прямой проводник длиною l).

Ток переноса iv , как термин, является следствием искусственного смешения близких по содержанию терминов физических величин. В статье, посвященной движущемуся заряду, этот заряд определяется выражением (qv), где v = dх/dt − скорость движения заряженной непроточной системы (уединенного проводника) с количеством зарядов q, а х - перемещение заряженной системы. Движущийся заряд (qv) имеет такую же размерность, как и токовый заряд (il). Именно по этой причине в словосочетание “ток переноса“ искусственно введен термин “ток“. На самом деле электроны не текут через движущуюся заряженную систему или внутри нее, а движется сама система вместе с неподвижными относительно системы электронами.

Ток зарядки (разрядки) ie является током проводимости, существующим только в период переходного процесса в непроточной системе (в уединенном проводнике) при выранивании плотности зарядов в системе. И длиной, на протяжении которой существует ток зарядки (разрядки), является радиус R, проведенный из центра зарядов проводника к тому участку контрольной поверхности системы, через которую поступают в систему или через которую вытекают из системы электроны. Значение радиуса R рассчитывается по специальной методике, не имеющей отношения к проблеме систематизации физических величин.

Любой электрический ток не следует определять скалярным выражением (dq/dt), которое током не является. Выражение (dq/dt) является физической величиной, которая называется изменением количества элементарных электрических зарядов в проводнике. Эта величина не равна 0 в период переходного процесса зарядки (разрядки) уединенного проводника. Если таким уединенным проводником является конденсатор или аккумулятор, то ток зарядки (разрядки) приобретает конкретный смысл, хорошо знакомый любому инженеру.

Все токи в таблице имеют одинаковую размерность и одинаковую природу, это всё движение элементарных зарядов. Но различие в определяющих уравнениях указывает на различие в физическом содержании этого движения и в методике его определения.

Литература

1. Чертов А.Г., 1990, Физические величины. – М.: Высшая школа, 336 с.


© И. Коган Дата первой публикации 21.06.2008
Дата последнего обновления 29.05.2013

Оглавление раздела Предыдущая Следующая