08.04.2012

Электрическое поле постоянных токов

Рассмотрим металлический проводник, в котором протекает постоянный ток. Так как по всей длине проводника протекает ток одной и той же величины, количество электронов, входящих и выходящих из любого объема проводника, одинаково. Значит, величина заряда в каждом объеме проводника не изменяется. Таким образом, не изменяется и распределение зарядов по всему объему проводника; это приводит к образованию в проводнике поля, аналогичного полю неподвижных зарядов, равномерно распределенных в пространстве (электростатическому полю).
Рис. 1

Поле в проводнике при постоянном токе называется стационарным (неизменным во времени). Так же как и электростатическое, оно является полем потенциальным.

Поэтому силы, действующие на заряд в проводнике, и работа при перемещении заряда в проводнике могут быть рассчитаны по формулам, используемым для определения этих величин в элек-тростатическом поле.

Электрическое поле (и статическое, и стационарное), в котором напряженность Е имеет во всех точках поля одинаковые величину и направление, называется однородным.

Рассмотрим две точки такого поля, находящихся на одной силовой линии на расстоянии l (рис. 1).

Работа А, совершаемая при перенесении заряда из точки М в точку N, равна силе F, действующей на заряд, умноженной на расстояние l, т. е. А = Fl. Мы знаем, что сила, действующая на заряд в поле,
F = Eq,
где Е — напряженность поля; q — величина заряда.

Подставив в формулу для подсчета работы (А = Fl) вместо F произведение Eq, получим
А = Eql.

Представим, что эта работа совершается при передвижении единичного заряда (q = 1), тогда
А = El.
Но работа, совершаемая при перемещении единичного заряда из точки М в точку N, по определению равна разности потенциалов (напряжению) между этими точками UMN.
Значит, A = UMN = El, т. е. напряжение между двумя точками равномерного поля, находящимися на одной силовой линии, равно напряженности поля, умноженной на расстояние между этими точками.
 

Сисадмин мнил себя богом сети, электрик грубо развеял этот миф. Научись развеивать мифы! © Electrical Engineer's blog [2010-2021].