Прямолинейный проводник: какова сила тока, как определить, формула

Заряды токопроводящего материала находятся в равновесии, если потенциал между любыми его точками нулевой.  При нарушении условия в проводнике начинают перемещаться носители электрического заряда. Это явление названо электрическим током. Рассмотрим способы найти силу протекающего тока по прямолинейному проводнику, расположенному в однородном магнитном поле. Решим несложную задачу для закрепления материала.

Какова сила тока, проходящего по прямолинейному проводнику: теория

При разности потенциалов – появлении электрического напряжения между областями токопроводящего материала – происходит перетекание заряда из зоны с отрицательным потенциалом в область с положительным для уравновешивания системы. Носителями заряда являются преимущественно электроны и ионы – заряженные атомы, молекулы вещества. При прохождении постоянного электротока наблюдается явление перетекания зарядов, например, из ёмкости аккумуляторной батареи к потребителю. При переменном токе перемещение зарядов не наблюдается, они только выступают в качестве среды прохождения волны.

Проводник, по которому проходит электричество, характеризуется:

• Нагревом из-за сопротивления, оказываемого структурой материала, из которого тот изготовлен.
• Отклонением магнитной стрелки, например, компаса – проявление магнитной природы электричества.
• Оказанием химического воздействия на материал, по которому проходит. Металлов касается в меньшей мере, особо заметным эффект становится, например, если через медный проводник пропускать ток большой силы – он начнёт нагреваться, ускорятся процессы окисления и устаревания металла. На растворы солей, кислоты оказывает заметное воздействие.

Формула определения силы электрического тока, проходящего по однородному прямолинейному проводнику

Для описания характеристики электротока ввели понятие его силы. Это физическая скалярная величина, определяется как количество электричества, которое способен пропустить проводник определённого сечения за секунду. Грубо говоря, это пропускная способность проводника.

I = qt, где:

• q – величина электрозаряда, указывающая на способность тела выступать в роли источника электромагнитного поля;
• t – время пропускания тока проводящим материалом.

Изменяется величина в Кулонах на секунду: Кл/с.

По закону Ома сила электротока определяется как взаимоотношение между напряжением на концах проводника к сопротивлению материала, из которого тот изготовлен.

I = U/R, здесь:

• U – разница потенциалов;
• R – сопротивление материала.

Задача

Определите, какова сила тока в прямолинейном проводнике, на 10 с помещенном в электромагнитное поле, если за это время через его сечение прошло ~2*10²⁰ заряженных частиц.

Воспользуемся формулой: I = q/t. Нам неизвестен заряд элементарной частицы. Воспользуемся обходным путём, обозначив число носителей заряда как n.

Тогда: n = It/e, где e = 1,6*10^-19 Кл.

Отсюда выразим силу тока, I = ne/t.

Подставим значения: I = 2*10²⁰ * 1,6*10^-19 / 10 = 2 * 1,6 = 3,2 А.

Ответ: 3,2 А.