Глава вторая. Цепи постоянного тока

§ 7. Понятие об электрическом токе

Если сообщить металлическому шару А (рис. 15) некоторый электрический заряд q₁, то заряд распределится на поверхности шара равномерно. Электрический потенциал заряженного шара будет иметь значение φ₁. Если рядом поместить такой же величины другой металлический шар В и сообщить ему заряд, равный q₂ (причем g₂ < q₁) то потенциал шара В будет φ₂(φ₂ < φ₁).

Рис. 15. Возникновение электрического тока

Между шарами будет существовать некоторая разность потенциалов (напряжение), не равная нулю:

Если соединить оба шара металлической проволокой, то под действием разности потенциалов электрические заряды с шара, обладающего большим электрическим потенциалом, по соединительной проволоке начнут переходить к шару с меньшим потенциалом до тех пор, пока потенциалы шаров не станут одинаковыми. Ранее было сказано, что в металлических проводниках могут перемещаться только свободные электроны, поэтому и в рассматриваемом случае в проволоке будет происходить направленное движение свободных электронов. Направленное движение электрических зарядов по проводнику носит название электрического тока.

За направление электрического тока следовало бы считать направление движения свободных электронов по металлическому проводнику, однако за направление электрического тока условно принято считать направление движения положительных зарядов в проводнике. Эта условность сложилась исторически и в настоящее время сохранила свою силу в электротехнике.

Для поддержания в проводнике (см. рис. 15) непрерывного электрического тока необходимо обеспечить постоянную разность потенциалов, или напряжение, между шарами А и В.

Практически электрический ток получают от специальных источников: гальванических элементов, аккумуляторов, генераторов.

Электрический ток непосредственно наблюдать нельзя. О прохождении тока можно судить только по тем действиям, которые он производит. Подробно о действиях электрического тока будет рассказано далее.

Отметим пока следующие признаки, по которым судят о наличии электрического тока:

проводник, по которому проходит электрический ток, нагревается;

электрический ток, проходя по проводнику, создает вокруг него магнитное поле;

ток, проходя через растворы солей, щелочей, кислот, а также через расплавленные соли, разлагает их на составные части.

Если через поперечное сечение проводника проходит q кулонов электричества за t секунд, то количество электричества, прошедшего через поперечное сечение проводника в течение одной секунды, называется величиной тока и обозначается буквой I:

Единицей величины тока является 1 ампер, определяемый как количество электричества в 1 кулон, прошедшего через поперечное сечение проводника в 1 секунду, т. е.

Ток в цепи измеряется электрическим прибором - амперметром (рис. 16).

Рис. 16. Амперметр

Амперметр нужно включать так, чтобы через него прошел полный ток цепи. Для этого надо разорвать цепь в каком-либо месте и образовавшиеся концы подключить к зажимам амперметра, т. е. включить прибор последовательно.

Амперметр, измеряющий тысячные доли ампера, называется миллиамперметром, миллионные доли ампера - микроамперметром.

Принцип действия и устройство амперметров и других электроизмерительных приборов будут рассмотрены далее в главе 11.

Ток, не изменяющийся по величине и по направлению, называется постоянным током.

Постоянный ток дают гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы постоянного тока.

Отношение величины тока I к площади поперечного сечения проводника S называется плотностью тока и обозначается греческой буквой δ (дельта):

Так как обычно площадь сечения проводников дается в квадратных миллиметрах, то плотность тока измеряется в а/мм².