ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК упорядоченное
(направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопич.
тел. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных
частиц; если ток создаётся отрицательно заряженными частицами (напр., электронами),
то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.

Различают Э. т. проводимости, связанный
с движением заряженных частиц относительно той или иной среды (т. е. внутри
макроскопич. тел), и конвекционный ток - движение макроскопич. заряженных
тел как целого (напр., заряженных капель дождя).

О наличии Э. т. в проводниках можно судить
по тем действиям, к-рые он производит: нагреванию проводников, изменению
их хим. состава, созданию магнитного поля. Магнитное действие тока проявляется
у всех без исключения проводников; в сверхпроводниках
не происходит
выделения теплоты, а хим. действие тока наблюдается преимущественно в электролитах.
Магнитное
поле порождается не только током проводимости или конвекционным током,
но и переменным электрическим полем в диэлектриках и вакууме. Величину,
пропорциональную скорости изменения электрического поля, во времени, Дж.
К.

Максвелл назвал током смещения.
Ток
смещения входит в Максвелла уравнения на равных правах с током,
обусловленным движением зарядов. Поэтому полный Э. т., равный сумме тока
проводимости и тока смещения, может быть определён как величина, от к-рой
зависит интенсивность магнитного поля. Количественно Э. т. характеризуется
скалярной величиной - силой тока I и векторной величиной - плотностью
электрического тока j. При равномерном распределении плотности тока
по сечению проводника сила тока 1 - jS = qгде q- заряд частицы, п - концентрация частиц (число частиц в единице
объёма), v - ср. скорость направленного движения частиц, S - площадь
поперечного сечения проводника.

Для возникновения и существования Э. т.
необходимо наличие свободных заряженных частиц (т. е. положительно или
отрицательно заряженных частиц, не связанных в единую электрически нейтральную
систему) и силы, создающей и поддерживающей их упорядоченное движение.
Обычно силой, вызывающей такое движение, является сила со стороны электрич.
поля внутри проводника, к-рое определяется электрическим напряжением
на
концах проводника. Если напряжение не меняется во времени, то в проводнике
устанавливается постоянный ток, если меняется,- переменный ток.

Важнейшей характеристикой проводника является
зависимость силы тока от напряжения - вольтамперная характеристика.
Она
имеет простейший вид для металлич. проводников и электролитов: сила тока
прямо пропорциональна напряжению (Ома закон).

В зависимости от способности веществ проводить
Э. т. они делятся на проводники, диэлектрики и
полупроводники,
В
проводниках имеется очень много свободных заряженных частиц, а в диэлектриках
- очень мало. Поэтому сила тока в диэлектриках крайне мала даже при больших
напряжениях, и они служат хорошими изоляторами.
Промежуточную группу
составляют полупроводники.

В металлах свободными заряженными частицами
- носителями тока являются электроны проводимости, концентрация к-рых практически
не зависит от темп-ры и составляет 10²²-10²³см^-3.
Их
совокупность можно рассматривать как "электронный газ". Электронный газ
в металлах находится в состоянии вырождения (см.
Вырожденный газ),
т.
е. в нём отчётливо проявляются квантовые свойства. Квантовая теория металлов
(см. Твёрдое тело) объясняет зависимость электрич. сопротивления
металлов от темп-ры (линейное увеличение с ростом темп-ры) и прямую пропорциональность
между силой тока и напряжением (см.
Металлы).

В электролитах Э. т. обусловлен направленным
движением положит, и отрицат. ионов. Ионы образуются в электролитах в результате
электролитической
диссоциации. С ростом темп-ры число молекул растворённого вещества,
распадающихся на ионы, увеличивается и сопротивление электролитов падает.
При прохождении тока через электролит ионы подходят к электродам и нейтрализуются.
Масса выделившегося на электродах вещества определяется законами электролиза
Фарадея.

Газы из нейтральных молекул являются диэлектриками.
Э. т. проводят лишь ионизованные газы - плазма.
Носителями тока
в плазме служат положит, и отрицат. ионы (как в электролитах) и свободные
электроны (как в металлах). Ионы и свободные электроны образуются в газе
в результате сильного нагревания или внеш. воздействий {ультрафиолетового
излучения, рентгеновских лучей, при соударениях быстрых электронов
с нейтральными атомами или молекулами и т. д.; см. Ионизация).

Э. т. в электровакуумных приборах (электронных
лампах, электроннолучевых трубках и т. д.) создаётся потоками электронов,
испускаемых нагретым электродом - катодом (см. Термоэлектронная эмиссия).
Электроны
ускоряются электрич. полем и достигают другого электрода - анода.

В полупроводниках носителями тока являются
электроны и дырки.

Лит.: Т а м м И. Е., Основы теории
электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 3, 6; К а-л а ш н и к о в С. Г., Электричество,
4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 6, 14-16, 18. Г. Я. Мякишев.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я