Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Електрическият ток е посоката на движение на електрически заряди. За предаване на електричество се използват проводници, предимно метали. Пример за такъв материал са мед и алуминий, а на неметали - графит. Текущият поток има една интересна особеност, а именно разпределението на заряда в проводника над неговия обем. Този въпрос ще разгледаме в статията.

Превозвачите и тяхното движение

Проводникът е вещество, в което носителите започват да се движат под влиянието на най-малкото външно електрическо поле. Когато външното поле отсъства, полетата на положителните йони и отрицателните електрони взаимно се отменят. Разгледахме свързан въпрос по-подробно и сравнихме проводници, диелектрици и полупроводници в статия, публикувана по-рано.

Помислете за метален предмет, който е в електрическо поле. Носителите започват да се движат под влиянието на външно поле поради факта, че кулоновите сили започват да действат върху носители на заряд. Нещо повече, при положителни и отрицателни носители посоката на действие на тези сили е в различна посока. Движението спира, ако сумата от силните страни на външните и вътрешните полета стане нула, т.е.

Erez = Ein + Eup = 0

В този случай силата на полето е равна на:

E = dF / dt

Ако напрежението е нула, тогава потенциалът вътре в тялото е равен на някакъв постоянен брой. Това ще стане ясно, ако изразим потенциала от тази формула и изпълним интеграция, а именно:

Положителните йони и електрони от целия обем на тялото се втурват към неговата повърхност, за да компенсират електрическото поле. Тогава вътре в проводника силата на електрическото поле става нула, тъй като тя се балансира от носителите на заряда от нейната повърхност.

Интересно! Повърхност, на която е налице един и същ потенциал във всички точки, се нарича еквипотенциален.

Ако разгледаме този въпрос по-подробно, когато проводник се въведе в електрическо поле, положителните йони се движат срещу неговите линии на полето, а отрицателните електрони в същата посока. Това се случва, докато не бъдат разпределени, и полето в изследователя няма да бъде равно на нула. Такива такси се наричат индуцирани или прекомерни.

Важно е! Когато зарядите се предават към проводящия материал, те се разпределят по такъв начин, че да се достигне равновесно състояние. Подобни заряди ще отблъскват и ще се движат в съответствие с посоката на силовите линии на електричното поле.

От това следва, че работата по движението на носителите на заряда е нула, което е равно на потенциалната разлика. Тогава потенциалът в различни части на проводника се равнява на постоянно число и не се променя. Важно е да се знае, че в диелектрика, за да се отдели носител на заряда, например, електрон от атом, трябва да се приложат големи сили. Ето защо описаните явления в общ смисъл се наблюдават на провеждащи тела.

Електрически капацитет на изолиран проводник

Като начало, помислете за концепцията за изолиран изследовател. Това е проводник, който се отстранява от други заредени проводници и тела. В същото време потенциалът върху него ще зависи от неговата отговорност.

Електрическият капацитет на самотния проводник е способността на проводника да държи разпределен заряд. На първо място, това зависи от формата на проводника.

Ако две такива тела са разделени от диелектрик, например въздух, слюда, хартия, керамика и др. - Вземи кондензатор. Капацитетът му зависи от разстоянието между плочите и тяхната площ, както и от потенциалната разлика между тях.

Формулите описват зависимостта на капацитета от потенциалната разлика и геометричните размери на плоския кондензатор. Можете да научите повече за това какъв е електрическият капацитет в нашата отделна статия.

Разпределение на заряда и форма на тялото

Така плътността на разпределение на носителите на заряда зависи от формата на проводника. Помислете за това на примера на формули за сферата.

Да предположим, че имаме определена метална зарядна сфера, с радиус R, плътност на заряда на повърхността G и потенциал F. Тогава:

От последната получена формула може да се разбере, че плътността е приблизително обратно пропорционална на радиуса на сферата.

Това означава, че колкото по-изпъкнал и остър е обектът, толкова по-голяма е плътността на носителите на това място. На вдлъбнати повърхности плътността е минимална. Това може да се види във видеоклипа:

Практическо приложение

Ако вземем предвид горепосоченото, си струва да се отбележи, че токът през кабела тече и се разпределя, като че ли по външния диаметър на тръбата. Това се дължи на особеностите на разпределението на електроните в проводящото тяло.

Любопитно е, че когато потоците текат в системи с високочестотен ток, се наблюдава кожен ефект. Това е разпределението на заряда по повърхността на проводниците. Но в този случай има още по-тънък "проводящ" слой.

Какво означава това? Това предполага, че преминаването на ток с подобна величина с честота на мрежата 50 Hz и честота 50 kHz във високочестотната верига ще изисква по-голямо напречно сечение на проводника. На практика това се наблюдава в импулсни силови единици. В техните трансформатори текат точно такива течения. За да увеличите площта на напречното сечение, или изберете дебел проводник, или намотете намотките с няколко жилки едновременно.

Зависимостта на разпределението на плътността от формата на повърхността, описана в предишния раздел, се използва в практиката в системите за мълниезащита. Известно е, че за защита срещу увреждане от мълния, един от видовете мълниезащита е инсталиран, например гръмоотвод. На повърхността му се натрупват заредени частици, така че разтоварването става точно в него, което отново потвърждава казаното за тяхното разпределение.

И накрая, препоръчваме ви да гледате видеоклипа, който обяснява с прости думи как се разпределят таксите в изследователя:

Това е всичко, което искахме да ви кажем за това как се случва разпределението на зарядите в проводника, когато токът тече. Надяваме се, че предоставената информация е ясна и полезна за вас!

Материали по темата:

  • Законът на Кулон в прости думи
  • Как да направите гръмоотвод в частна къща
  • Пренос на електроенергия на разстояния без проводници

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Знание