Единица измерения плотности электротока: вектор и формула вычисления > Флэтора
Золотая квартира    

Единица измерения плотности электротока: вектор и формула вычисления

Единица измерения плотности электротока: вектор и формула вычисления

cdcaed2a

Содержание

Проходя по длине проводникового элемента, электроток распределяется по его поверхности неравномерно. Плотность электрического тока хаpaктеризует распределение токовых зарядов по поперечному сечению проводящего материала.

Неравномерное распределение электротока по проводнику

Виды электротока, условия протекания

Частицы, несущие заряд, могут перемещаться в толще проводника беспорядочно или целенаправленно двигаться в определенном направлении. Во втором случае говорят о наличии электрического тока. Основная его хаpaктеристика – наличие вектора перемещения. Вектор токового движения идентичен направлению заряженных частиц.

Хаотичное и направленное перемещение заряженных частиц

Важно! Токовый ход может быть постоянным и переменным. В первом случае поток частиц перемещается четко в одном направлении по прямой, без колебаний и возмущений. Во втором – имеют место синусоидальные колебания с определенной частотой. Для трaнcформации (выпрямления) переменного электротока применяют специальные устройства. Вообще для существования константного тока требуется, чтобы с одного конца проводникового элемента все время имел место избыток отрицательно заряженных частиц, а со второго – дефицит. Также требуется сила, которая будет эти заряды перемещать.

Переменный ток, в противоположность постоянному, не требует соблюдения полярности. В отличие от постоянного, он имеет частоту – так называется количество смен направления перемещения частиц за единицу времени. В стандартной бытовой сети число таких смен равно 50 в секунду. Различные приборы, питающиеся от аккумуляторных элементов и батарей, а также бытовая техника, ноутбуки, стационарные компьютеры потрeбляют постоянный электроток. Сама батарея является генератором постоянного токового хода, но его можно инвертировать в переменный с помощью специальных устройств.

Ток, вызываемый электрополем, принято называть током проводимости. Элементарные частицы, переносящие заряд, отличаются у разных типов проводниковых материалов. В случае металлических элементов это свободные электроны, у части полупроводниковых материалов – целенаправленно движущиеся ионы. В электролитах (в том числе применяемых в аккумуляторных батареях) ионы с плюсовым и минусовым зарядами движутся в разные стороны. Последнее хаpaктерно для всех проводников, представляющих собой жидкости.

В конвекционном электротоке электроны перемещаются под действием инерции. Еще одна разновидность тока – протекающий в вакуумных условиях (такое явление применяется в электронных лампочках). Основными хаpaктеристиками электротока являются сила и плотность тока.

Направленное перемещение электронов в проводнике

Плотность тока и мощность

Что такое электрическое сопротивление

Работа, которую электрополе совершает над источниками токового движения, может быть охаpaктеризована плотностью мощности (она равна энергии, деленной на произведение объема проводника и временного периода). Самый распространенный путь данной мощности – рассеивание во внешнее прострaнcтво в качестве тепловой энергии. Но некоторая ее доля может превращаться в механическую энергию (например, при работе электрического двигателя) или в разные типы излучения.

Закон Ома

Сопротивление тока: формула

Для токопроводящей среды, обладающей изотропными хаpaктеристиками, данный закон имеет следующий вид:

j=E* σ,

где j – плотность идущего электротока, Е – полевая напряженность в рассматриваемой точке (скалярная величина, как и предыдущая), а σ – удельная проводимость средового окружения.

Что касается работы электрополя для такой среды (w), то она может быть выражена следующими формулами:

w= E2* σ=j2/σ=p*j2 (p здесь – удельное сопротивление).

Выражение для работы в этом случае примет вид:

w=E* σ *E=j*p*j (E и j в данном случае – скалярные величины).

В матрице справа налево умножают столбчатый вектор на строчной и на матрицу. Тензорные величины р и σ генерируют релевантные им квадратичные формы.

Единица измерения плотности электротока

Электрическое поле — что это такое, понятие в физике

Для выражения плотностной величины применяется производная от единиц измерения токовой силы (Ампер) и площади поперечного разреза (квадратный метр), а также дольных и кратных указанным. Обычно плотность измеряется в амперах, разделенных на квадратный метр (А/м2). Вместо слова «плотность» иногда используют «насыщенность электрического тока».

Важно! Поскольку величина имеет направление, она относится к категории векторных (или скалярных). Этот вектор проходит вдоль оси электрического тока.

Формула вычисления

Рассматриваемая величина находится в обратной зависимости от размеров сечения (чем больше площадь, тем меньше плотность тока) и временного периода прохождения электрозаряда и в прямой – от величины этого заряда.

Это можно записать так:

j=Δq/ΔtΔS (q тут – элементарно малый заряд, t – бесконечно малый промежуток времени, а S – площадь сечения).

Так как токовая сила выражается как частное заряда и временного промежутка его прохода, формулу можно записать и так:

j= I/ΔS.

Формула плотности тока с опорой на параметры перемещающихся зарядов будет выглядеть так:

j=q*n*V (V тут – скорость, а n – концентрация электронных частиц).

4-вектор плотности тока

Данное обозначение из теории относительности призвано обобщать явление плотности на прострaнcтвенно-временной континуум, оперирующий четырьмя измерениями. Такой четырехвектор включает в себя трехвекторное выражение токовой плотности (скалярной величины) и имеющей объем плотности электрического заряда. Использование четырехвектора дает возможность формулировать электродинамические уравнения ковариантным образом.

Рассматриваемая величина необходима для описания концентрации и равномерности распределения заряженных микрочастиц по проводниковому материалу, в котором существует та или иная форма электротока. При оперировании с выражениями, содержащими величину, нужно не забывать о ее скалярности.

Видео


Масляный выключатель: устройство, принцип действия, все виды

Масляный выключатель: устройство, принцип действия, все виды Применение масляных выключателей, их основные типы. Принцип работы и устройство масляного выключателя в промышленной энергетике....

28 01 2023 3:36:39

Какими огнетушителями нельзя тушить электропроводку под напряжением электротока

Какими огнетушителями нельзя тушить электропроводку под напряжением электротока Неисправность электропроводки как одна из наиболее распространенных причин короткого замыкания. Действия при возгорании электропроводки. Виды и область применения огнетушителей. Каким огнетушителем нельзя тушить электропроводку под напряжением....

27 01 2023 15:12:48

Резонансный трaнcформатор или трaнcформатор Тесла

Резонансный трaнcформатор или трaнcформатор Тесла Принцип действия трaнcформатора резонансного. Виды выpaбатываемых разрядов. Простейшая схема м влияние данного устройства на здоровье человека....

26 01 2023 21:26:28

Разветвители для телевизионного кабеля: какие бывают

Разветвители для телевизионного кабеля: какие бывают Какие разветвители для ТВ антенны лучше использовать для разделения сигнала на 2, 3 и 4 телевизора. Что такое тройник для телевизионной антенны. Как правильно выбрать краб для антенны для телевизора. Принцип работы сплиттера для спутниковой антенны....

25 01 2023 8:52:20

Инструкция по самостоятельному монтажу спутниковой антенны: как настроить каналы

Инструкция по самостоятельному монтажу спутниковой антенны: как настроить каналы Что такое спутниковая антенна: общие хаpaктеристики и виды. Как правильно установить и настроить спутниковую антенну своими руками. Правильная настройка каналов на тюнере. Что нужно знать перед монтажом....

24 01 2023 20:16:12

О трехклавишном выключателе с розеткой: подключение, ремонт, установка в ванной

О трехклавишном выключателе с розеткой: подключение, ремонт, установка в ванной Применение, преимущества и способы использования трехклавишного выключателя с розеткой. Виды устройств и особенности подключения. Методы подключения: с распределительной коробки и без нее. Ошибки при монтаже....

23 01 2023 1:29:13

Типы клеммников для электрической проводки: клеммная колодка

Типы клеммников для электрической проводки: клеммная колодка Когда применяются клеммные колодки. Типы клеммных соединений: клеммная колодка, скрутки, ножевые, распределительные и пружинные клеммы. Клеммники для светильников и электропроводки. Назначение клеммных коробок....

22 01 2023 11:57:21

Применение кабельных лотков при монтаже электропроводки и заземления

Применение кабельных лотков при монтаже электропроводки и заземления Разновидности кабельных лотков и особенности применения в зависимости от требований ПУЭ. Достоинства железобетонных кабель-каналов. Полимерные короба (ПВХ лотки): особенности монтажа и требования пожарной безопасности. Металлические КЛ. Правила заземления....

21 01 2023 16:58:42

О полуавтоматах из инверторов своими руками: схема самодельного трaнcформатора

О полуавтоматах из инверторов своими руками: схема самодельного трaнcформатора Что нужно для переделки инвертора. Устройство агрегата: узел подачи расходного материала и горелка. Электронный управляющий модуль. Изготовление полуавтомата из инвертора своими руками. Опробование полуавтомата в работе....

20 01 2023 13:35:42

Формула расчета периода переменных и постоянных токов в электротехнике

Формула расчета периода переменных и постоянных токов в электротехнике Определение и взаимосвязь частоты и периодов тока. Взаимосвязь частотности и работы электрооборудования. Частотомер: назначение прибора. Высокая частота токов и ее применение в промышленности и медицинской технике....

19 01 2023 16:37:11

Прокладка кабеля в земле: план проведения работ, выбор проводника

Прокладка кабеля в земле: план проведения работ, выбор проводника Прокладка кабеля под землей начинается с изучения норм прокладки КЛ и выбора проводника, далее составляем план работ и можно начинать!...

18 01 2023 3:48:13

О счетчике двухтарифном: правила установки выгодного электросчетчика

О счетчике двухтарифном: правила установки выгодного электросчетчика Что такое счетчик двухтарифный: принцип работы прибора. Монтаж счетчика двухтарифного: уполномоченные организации. Преимущества и недостатки прибора. Разновидности конструкций. Подключение двухтарифных приборов учета....

17 01 2023 6:35:45

Гелевые аккумуляторы для автомобиля: плюсы и минусы гелевых АКБ

Гелевые аккумуляторы для автомобиля: плюсы и минусы гелевых АКБ Главный принцип работы гелевого аккумулятора. Конструкция и особенности гелевых аккумуляторных батарей. Специфика зарядки гелевой батареи. Автомобильная гелевая аккумуляторная батарея: достоинства и недостатки....

16 01 2023 11:22:59

Отличие трехфазного тока от однофазного, мощность переменного тока в трехфазной цепи

Отличие трехфазного тока от однофазного, мощность переменного тока в трехфазной цепи Почему используют трехфазный ток. Преимущества трехфазной системы. Схемы трехфазных цепей. Формула активной мощности трехфазного приемника. Отличие трехфазного тока от однофазного. Фазное и линейное напряжение в трехфазных цепях....

15 01 2023 11:43:25

Об асинхронном генераторе: принцип работы, отличительные черты устройства

Об асинхронном генераторе: принцип работы, отличительные черты устройства Принцип работы асинхронного генератора. Возможность управления асинхронным генератором. Преимущества и области применения. Виды асинхронных машин и отличия по рабочим хаpaктеристикам....

14 01 2023 12:10:20

Об электричестве простыми словами или что такое электроэнергия

Об электричестве простыми словами или что такое электроэнергия Что такое электричество? Получение и использование электрической энергии. Преимущество электричества: самый популярный источник энергии. Простые правила пользования электричеством. Природное электричество....

13 01 2023 7:41:44

Подключение розеток с заземлением - особенности и монтаж

Подключение розеток с заземлением - особенности и монтаж Установка розеток с заземлением это легко, но нужно знать основные принципы и особенности таких розеток, все это вы найдете...

12 01 2023 19:36:48

Tрaнcформатор тока: принцип действия, классификация, выбор

Tрaнcформатор тока: принцип действия, классификация, выбор Параметры трaнcформаторов тока должны соответствовать правилам коммерческого учета, требованиям энергопоставляющей компании и нормативной документации....

11 01 2023 17:49:17

Электроэнергия: понятие, особенности

Электроэнергия: понятие, особенности Слово электроэнергия не часто встречается в повседневной жизни, но без нее уже не мыслим современный мир. Давайте разберемся что же это такое!...

10 01 2023 6:14:27

Кабель для электроплиты: какой провод нужен для подключения плиты

Кабель для электроплиты: какой провод нужен для подключения плиты Какого сечения нужен кабель для электроплиты при подключении. Какой кабель используется для подключения плиты в квартире....

09 01 2023 2:30:40

Виды аккумуляторных батареек: пальчиковые, мизинчиковые и прочие

Аккумуляторы и их виды: классификация аккумуляторных батареек в зависимости от размера, мощности и конструкции. АКБ: принцип работы и применение. Зарядные устройства для аккумуляторных батарей в зависимости от типа аккумуляторов....

08 01 2023 7:15:43

Подключение светодиодной ленты: общие сведения, монтаж

Подключение светодиодной ленты: общие сведения, монтаж Однокристальные и трехкристальные led-ленты. Грамотное подключение светодиодных лент к батарейке, колонкам или блоку. Как правильно монтировать изделие....

07 01 2023 5:46:59

О ремонте паяльник: как отремонтировать паяльник своими руками

О ремонте паяльник: как отремонтировать паяльник своими руками Конструкция и функционирование паяльника. Рабочая мощность и напряжение прибора. Виды паяльников: нихромовые, керамические, индукционные и импульсные. Ремонт паяльника своими руками в домашних условиях....

06 01 2023 13:23:43

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок Что такое заземление. Правила заземления электроустановки. Групповые сети и их заземление. Требования ПУЭ к организации заземляющего контура. Заземление: ПУЭ об организации заземлений на производстве....

05 01 2023 0:56:42

Стабилизатор напряжения TL431: микросхема, параметры и хаpaктеристики микросхемы

Стабилизатор напряжения TL431: микросхема, параметры и хаpaктеристики микросхемы Эксплуатационные хаpaктеристики и преимущества TL431. Виды цоколевки микросхемы и особенности распиновки в зависимости от исполнения. Схема включения TL-431, формулы для расчетов. Применение TL 431 в виде стабилизатора тока....

04 01 2023 5:31:41

Технические хаpaктеристики и принцип работы регулируемых стабилизаторов напряжения

Технические хаpaктеристики и принцип работы регулируемых стабилизаторов напряжения Технические хаpaктеристики и принцип работы трехвыводного управляемого стабилизатора напряжения. Варианты использования регулируемых стабилизаторов напряжений в электронных схемах. Управляемый стабилизатор: настройка и ремонт....

03 01 2023 3:37:38

О комиссиях по проверке знаний по электробезопасности на предприятиях

О комиссиях по проверке знаний по электробезопасности на предприятиях Формирование аттестационных комиссий при образовательных центрах и на предприятиях с энергоустановками. Состав аттестационной комиссии по проверке знаний по электробезопасности на предприятии....

02 01 2023 16:35:42

Импульсные стабилизаторы постоянного тока на транзисторах: схема и принцип работы

Импульсные стабилизаторы постоянного тока на транзисторах: схема и принцип работы Особенность стабилизатора на транзисторах. Стабилизатор тока на одном транзисторе: схема. Реле тока на микросхемах импульсных стабилизаторов. Как сделать светодиодный стабилизатор-LM317....

01 01 2023 4:59:18

Понятие (карта) селективности в электрических сетях: функции и виды защиты

Понятие (карта) селективности в электрических сетях: функции и виды защиты Принцип селективности и понятие карты селективностей в электрических цепях. Абсолютная и относительная избирательность для электросети отдельного объекта. Методы построения и виды систем селективной защиты. Селективность по току и/или по временному интервалу сpaбатывания защиты....

31 12 2022 12:45:29

Как паять алюминий в домашних условиях: флюс и припой для пайки

Как паять алюминий в домашних условиях: флюс и припой для пайки Сложности пайки и лужения алюминия в домашних условиях из-за хаpaктерного металлического налета. Виды высокотемпературного припоя и флюсовая компонента для спаивания алюминиевой проводки. Пайка алюминиевых соединений газовой горелкой....

30 12 2022 13:50:31

Лента изоляционная: черная тканевая хб или ПВХ, термоусадочная, преимущества

Лента изоляционная: черная тканевая хб или ПВХ, термоусадочная, преимущества Разновидности изолент: лента изоляционная ХБ или тряпочная, ПВХ рулонная изолента. Из чего изготавливают изоляционную ленту. Сферы применения изоленты. Термоусадочная лента. Варианты клеевых покрытий. Преимущества изолент....

29 12 2022 6:43:49

Виды поперечных сечений проводников: площадь и формула для его расчета

Виды поперечных сечений проводников: площадь и формула для его расчета Поперечные сечения проводников: самостоятельный расчет. Определение поперечного сечения. Измерение диаметра жилы. Геометрические формулы расчетов. Разница ГОСТов и ТУ....

28 12 2022 15:27:24

Комплект билетов с ответами по электробезопасности 3 группы

Комплект билетов с ответами по электробезопасности 3 группы Особенности подготовки к аттестации. Примеры общих вопросов. Современные системы технического обучения. Комплект билетов с ответами по электробезопасности 3 группы....

27 12 2022 16:20:37

Расчет коэффициента полезного действия: формулы для электрической цепи

Расчет коэффициента полезного действия: формулы для электрической цепи Формула и расчет КПД электрической цепи. Для чего нужен расчет коэффициента полезного действия. Определение мощности. Нахождение тока и определение значений для каждого элемента в электрической цепи....

26 12 2022 21:34:20

Прожектор для улицы с датчиком движения: разновидности, подключение, настройка

Прожектор для улицы с датчиком движения: разновидности, подключение, настройка Прожектор для улицы с датчиком движения может использоваться в качестве элемента охранной системы. Он позволяет экономить электроэнергию....

25 12 2022 4:52:26

Правильная зарядка литий-ионных аккумуляторов: правила зарядки li-ion АКБ

Правильная зарядка литий-ионных аккумуляторов: правила зарядки li-ion АКБ Особенности работы Li-Ion аккумуляторной батареи. От чего зависит зарядка аккумулятора. Общие правила зарядки литий ионных аккумуляторов. Выделим основные принципы того, как правильно и без вреда для работы заряжать и использовать литий-ионные аккумуляторы....

24 12 2022 1:46:11

Счетчик электроэнергии старого образца

Счетчик электроэнергии старого образца Счётчики старого и нового образца их отличие. Типы устаревших счётчиков. Для начала нужно разобраться какие, вообще, бывают счётчики....

23 12 2022 1:29:15

Тест на допуск электробезопасности (3 группа)

Тест на допуск электробезопасности (3 группа) Экзаменационные тесты для проверки знаний норм и правил работы в электроустановках в объеме группы lll по электробезопасности...

22 12 2022 18:53:23

Электромагнитная индукция: феномен возникающий в индуцированном поле

Электромагнитная индукция: феномен возникающий в индуцированном поле Обоснование явления электромагнитной индукции Фарадеем. Направление действия магнитного поля и применение правила буравчика. Явление самоиндукции. Основные величины и наименования измеряемых единиц. Общая теория электромагнитных полей....

21 12 2022 7:40:49

Освещение в гараже - выбор, монтаж и разновидности

Освещение в гараже - выбор, монтаж и разновидности Как правильно выбрать и смонтировать освещение в гараже, а также различные варианты его расположения. Безопасность при разводке освещения в гараже....

20 12 2022 8:23:42

Контурные токи: калькулятор расчета, примеры применения метода

Контурные токи: калькулятор расчета, примеры применения метода Определение и суть метода контурных токов. Контурные токи: особенности метода. Разновидности контурного представления. Пример расчета сложных цепей. Преимущества МКТ. Использование планарных графов и метод выделения максимального дерева....

19 12 2022 20:18:26

Какой кабель нужен для подключения плиты - схема питания

Какой кабель нужен для подключения плиты - схема питания Какой кабель нужен для подключения плиты? Если плита оснащена реле и адаптерами, прилагаемыми вилками и монтажными коробками, считайте, что повезло....

18 12 2022 9:41:28

Декоративные светильники: хаpaктеристика устройств, классификация

Декоративные светильники: хаpaктеристика устройств, классификация Дизайнерские напольные и встраиваемые светильники в стиле ретро. Основные виды устройств и принцип работы. Главные правила и рекомендации по выбору, фото....

17 12 2022 3:39:37

Релейная защита: АПВ, АВР, АЧР назначение и требования

Релейная защита: АПВ, АВР, АЧР назначение и требования Виды релейных защит их назначение и классификация. Основные требования к релейным защитам, таким как АВР, АПВ, АЧР....

16 12 2022 5:13:15

Измеритель сопротивления элементов заземления ИС-10: руководство по эксплуатации

Измеритель сопротивления элементов заземления ИС-10: руководство по эксплуатации Назначение электроприбора ИС 10 для измерения сопротивления заземления. Отличительные особенности прибора ИС10. Основные хаpaктеристики: диапазоны измеряемых величин, погрешность измерения сопротивлений....

15 12 2022 1:19:29

Преобразователь напряжений электрических токов: описание и применение

Преобразователь напряжений электрических токов: описание и применение Классификация импульсных преобразователей напряжений электротоков. Состав (функциональные узлы) преобразователя напряжения. Достоинства и недостатки преобразовательных устройств. Применение преобразователей в быту....

14 12 2022 23:41:56

Возникновение блуждающих токов в водопроводных трубах и толще грунта

Возникновение блуждающих токов в водопроводных трубах и толще грунта Определение блуждающих токов. Блуждающий ток: причина появления, опасность для человека и сооружений. Источники блуждающего тока как наблюдаемого явления. Методы борьбы с явлением блуждающего тока. Изоляция от токов стекания....

13 12 2022 17:58:15

Изготовление самодельной антенны для радио своими руками в домашних условиях

Изготовление самодельной антенны для радио своими руками в домашних условиях Как изготовить самодельную антенну для радио в домашних условиях. Разновидности антенн: стержневые, проволковые, телескопические. Конструкция FM антенны для приемника. Подключение антенны....

12 12 2022 19:27:29

Как поменять счетчик электроэнергии: порядок согласования, требования к установке

Как поменять счетчик электроэнергии: порядок согласования, требования к установке Как поменять счетчик электроэнергии? В первую очередь вам нужно будет обратиться в местное отделение «Энергосбыта» и оформить заявку на замену счётчика....

11 12 2022 13:32:45

Установка розеток в квартире - полная пошаговая инструкция

Установка розеток в квартире - полная пошаговая инструкция Чтобы произвести монтаж розеток в доме, нужно подготовить штробы или воспользоваться кабель каналом, установить подрозетники и сделать разводку проводов....

10 12 2022 10:58:50

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::