Курс лекций по концепциям современного естествознания, страница 14

Вследствие разделения заряда внутри проводника во внешнем поле, в нем возникает внутреннее поле, полностью компенсирующее внешнее.

Поле внутри проводника всегда отсутствует.

На этом строится электростатическая защита.

Электрический ток

Эдектрический ток – направленное движение зарядов.

Условия существования:

·  Наличие свободных зарядов

·  Электрическое поле

φ1-φ2 = U

Ом из опыта экспериментально установил, что чем больше напряжение приложено к проводнику, тем больше ток.

U~I || è U = R*I

I = σU

Закон Ома для однородного участка цепи.

Рассмотрим замкнутую цепь.

Перенос заряда с целью поддержания постоянной разности потенциала в цепи должны иметь некулоновский характер. Их называют сторонними силами.

Примеры сторонних сил:

Химической природы

Батерейки

Аккумуляторы

Магнитной природы

Генераторы переменного напряжения.

Если в цепи действуют сторонние силы, то говорят, что в этой цепи существует ЭДС – электродвижущая сила (ε)

ε = Аст/q

I = ε/Rобщ

I = ε/R+r

Критика классической теории электропроводности

Согласно классической теории электропроводности, наличие сопротивления электрическому току в проводнике обусловлено наличием кристаллической решетки.

Классическая теория не может объяснить сверхпроводимости.

Сверхпроводимость: Было установлено, что для целого ряда металлов существует такая температура (T), ниже которой сопротивление стремится к нулю (Rà0)

 Объяснение сверхпроводимости дается в современной квантовой теории теплопроводности, которая гласит, что частицы при определенных условиях проявляют волновые свойства. Для волн характерна дифракция. Электронные волны проходят сквозь решетку, огибая ее (свойства дифракции). Сопротивление возникает тогда, когда электронные волны на своем пути встречают дефекты кристаллической решетки. К дефектам относятся любые нарушения в строгой периодичности в расположении ионов (например, чужеродные атомы (примеси)). Чем больше дефектность, тем выше сопротивление. Это подтверждается тем, что максимальным сопротивлением обладают сплавы.

Магнетизм

В 1820 году произошли опыты Эрстеда и Ампера. Ясли взять два провода, параллельных друг другу и пропустить по ним ток, то между ними возникает взаимодействие, при этом, если токи текут в одном направлении, то провода притягиваются, а если ток пущен разнонаправлено, то провода отталкиваются. Взаимодействие между токами невозможно объяснить не в рамках гравитационного, не в рамках электростатического взаимодействия. Это взаимодействие назвали магнитным, потому как в том же году Эрстед обнаружил взаимодействие проводника с током с магнитной стрелкой.

Магнитное поле

Что создает поле, на то оно и действует (создается токами и действует на токи). Обнаружить поле можно с помощью пробного тела. Для магнитного поля, это элемент тока (IL). Если в каждой точке пространства на элемент тока действует сила, в этом пространстве существует магнитное поле.

Свойство силы:

1)  Величина сила пропорциональна величине элемента тока (F~IL)

2)  Вектор силы, действующий на элемент тока всегда перпендикулярен проводнику (F перпендикулярна IL)

3)  Величина силы зависит от ориентации элемента тока в магнитном поле и изменяется от нуля до некоторого максимального значения

4)  Для данной точке пространства  F_max/IL = const Отношение характеризует свойства поля в данной точке. По определению B = F_max/IL – Магнитная индукция. Вектор магнитной индукции всегда направлен туда, куда смотрит северный конец магнитной стрелки, помещенный в данной точке пространства.