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


Как обозначаются конденсаторы на схемах: основные параметры и емкость

Как обозначаются конденсаторы на схемах: основные параметры и емкость Обозначение конденсаторов на схеме. Технологическое подразделение конденсаторов на типы: электростатические, электролитические, двуслойные изделия. Конденсаторы с постоянной емкостью. Код номера конденсатора....

17 06 2024 4:40:53

О щитках для электросчетчиков и автоматов: щит электрический - монтаж и обслуживание

О щитках для электросчетчиков и автоматов: щит электрический - монтаж и обслуживание Что собой представляет щиток для электросчетчика и автоматов. В каком месте устанавливается электрощитки. Особенности выбора щитка для электросчетчиков. Минусы уличного размещения электрического щита. Как установить счетчик в щиток....

16 06 2024 8:48:21

Технические хаpaктеристики и расшифровка ВВГ 2-кабелей

Технические хаpaктеристики и расшифровка ВВГ 2-кабелей Маркировка установочных проводов и кабелей согласно ГОСТу. Конструкция ВВГ 2: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические хаpaктеристики кабелей ВВГ-2. Конструктивные хаpaктеристики проводов ВВГ2....

15 06 2024 22:15:27

Электрическое сопротивление человеческого тела: значение в омах

Электрическое сопротивление человеческого тела: значение в омах Электрическое сопротивление тела человека. Человек как проводник электрического тока. Значение полного сопротивления тел людей. Место приложения электротока и значение его показателей. Физиологические факторы и показатели окружающей среды....

14 06 2024 0:48:27

Нормы освещения многоквартирных домов, подъездов и придомовых территорий

Нормы освещения многоквартирных домов, подъездов и придомовых территорий Какие требования должны быть учтены при оформлении и организации освещения подъездов, подвалов и придомовых территорий многоквартирных зданий....

13 06 2024 23:48:45

Подключение люстр с пультом управления: сборка и монтаж

Подключение люстр с пультом управления: сборка и монтаж Система дистанционного управления для потолочных светильников. Принцип дистанционного управления: радиус действия, защита от помех и посторонних сигналов. Места установки контроллеров ДУ....

12 06 2024 13:11:49

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....

11 06 2024 14:51:59

Размеры и разновидности кабельных каналов для электропроводки

Размеры и разновидности кабельных каналов для электропроводки Виды кабель-каналов: прозрачные, перфорированные, гибкие, магистральные и другие. Размеры кабельных каналов для электропроводки и порядок монтажа кабель канала. Хаpaктеристика кабельного металлического канала....

10 06 2024 7:25:29

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....

09 06 2024 1:30:16

Паяльные жиры: активный и нейтральный жировой флюс, состав и свойства

Паяльные жиры: активный и нейтральный жировой флюс, состав и свойства Назначение и виды паяльных жиров. Состав, свойства активного и нейтрального жирового флюса. Способы изготовления флюсов в домашних условиях. Способы пайки. Как правильно пользоваться паяльным жиром....

08 06 2024 5:35:31

Понятие катода и особенности его применения в вакуумных приборах и пулопроводниках

Понятие катода и особенности его применения в вакуумных приборах и пулопроводниках Определение катода и анода в электрохимии. Применение катодов и анодов в вакуумных приборах и полупроводниковых элементах. Катод и анод - это плюс или минус?...

07 06 2024 22:20:53

Перевести ватты в амперы: калькулятор перевода ампер в ватты и наоборот

Перевести ватты в амперы: калькулятор перевода ампер в ватты и наоборот Конвертация ватт в амперы посредством формулы мощности из школьного курса физики. Перевод ампер в ватты: таблица перевода. Нюансы перевода единиц Вт в А и решаемые задачи (подбор автоматического выключателя, расчет сечения проводки и т.п.)...

06 06 2024 4:44:19

Электротехника: основы, понятия, положения и определения

Электротехника: основы, понятия, положения и определения Основные понятия электротехники. Круг вопросов, рассматриваемых в большинстве курсов по электротехнике. Определения электромагнетизма, переменного тока и электрических машин (электродвигатели и генераторы)....

05 06 2024 3:47:46

Установка электрического щита: инструкция, разводка, готовые варианты

Установка электрического щита: инструкция, разводка, готовые варианты Для монтажа электрощита нужно его выбрать , осуществить установку аппаратуры и разводку проводов своими руками или воспользоваться готовыми вариантами....

04 06 2024 15:43:39

О расчете заземления: программы расчета защитного контура, допустимого сопротивления

О расчете заземления: программы расчета защитного контура, допустимого сопротивления Определение, назначение и конструкция заземляющего контура. Заземление электроустановок. Факторы сопротивления заземления. О расчете заземления: программы расчета защитного контура, допустимого сопротивления....

03 06 2024 4:53:13

Фарады, микрофарады, нанофарады и пикофарады: измерение электрической емкости

Фарады, микрофарады, нанофарады и пикофарады: измерение электрической емкости Электрическая ёмкость - измерение в фарадах, пикофарадах, микрофарадах и нанофарадах. Один фарад - это сколько? Правила измерения электрических емкостей. Обозначение фарада. Важность величины фарад в электронике и электротехнике....

02 06 2024 2:17:17

Кронштейн для спутниковой антенны на стену дома или для дачи

Кронштейн для спутниковой антенны на стену дома или для дачи Внешний кронштейн для антенны на дачу или для стены дома. Крепеж для тв антенны на крышу...

01 06 2024 22:50:13

Применение электролиза в производстве металлов: в чем заключается процесс и его применения

Применение электролиза в производстве металлов: в чем заключается процесс и его применения Что такое электролиз: определение, историческая справка, современные методы применения и будущее электролиза. Расплавы и растворы: производство меди и алюминия. Какие устройства называет электролизерами....

31 05 2024 0:43:44

О сроках испытаний средств защиты используемых в электроустановках на предприятиях

О сроках испытаний средств защиты используемых в электроустановках на предприятиях Виды защитных средств. Как используются средства защиты согласно нормативно-технической документации. Требования по качеству и контроль. Сроки испытания средств защиты используемых в электроустановках....

30 05 2024 3:12:35

Как сделать ручную маленькую электродрель в домашних условиях

Как сделать ручную маленькую электродрель в домашних условиях Назначение мини электродрели и область применения прибора. Варианты патронов для маленькой дрели. Изготовление минидрели своими руками в домашних условиях. Основные части устройства. Элементы питания для маленьких электродрелей....

29 05 2024 7:41:21

Схема простого терморегулятора для сборки в домашних условиях

Схема простого терморегулятора для сборки в домашних условиях Механический терморегулятор: схема работы простого терморегулятора. Терморегуляторы на трех элементах. Термостат для котлов отопления. Цифровой термостат с точной калибровкой на микроконтроллерах....

28 05 2024 18:19:33

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....

27 05 2024 5:13:29

Течение токов в цепи как перемещение частиц: от плюса к минусу или наоборот

Течение токов в цепи как перемещение частиц: от плюса к минусу или наоборот Как течет ток? Физическая сущность течения тока в цепи. Виды токов: постоянные и переменные токи. Двунаправленное перемещение зарядов. Принципиальное значение перемещения электронов в конкретной электрической схеме....

26 05 2024 6:38:15

Определение полезной мощности источника тока физической формулой

Определение полезной мощности источника тока физической формулой Полезная мощность: какую энергию называют полезной, по какой формуле она высчитывается. Потери внутри источника питания и внутреннее сопротивление. Энергия Р и КПД. Коэффициент полезного действия нагрузки. Измерение мощности источника тока....

25 05 2024 23:55:56

Категории помещений по степеням опасности поражений электротоком по ПУЭ

Категории помещений по степеням опасности поражений электротоком по ПУЭ Различие рабочих зон: три основные категории помещений. Проведение защитных мероприятий. Помещения по степени опасности поражения электрическим током....

24 05 2024 5:59:48

О диоде Шоттки: общий принцип работы, маркировка, обозначение

О диоде Шоттки: общий принцип работы, маркировка, обозначение Диод Шоттки - полупроводниковый, применяющий в принципе своей работы барьерный эффект. Принцип работы диода Шоттки. Сдвоенный диод с барьером. Диоды Шоттки в источниках питания. Проверка диодов Шоттки....

23 05 2024 5:11:52

Определение энергоемкости плоских конденсаторов: от чего зависит энергоемкость

Определение энергоемкости плоских конденсаторов: от чего зависит энергоемкость Что такое плоский конденсатор: рассчитываем напряжение по формуле. От чего зависит электроемкость плоского конденсатора. Заряд и разряд, расчет электроемкости плоских конденсаторов. Как проверить емкость плоского конденсатора....

22 05 2024 0:37:46

Определение общего сопротивления в электрической цепи: как найти и чему оно равно

Определение общего сопротивления в электрической цепи: как найти и чему оно равно Определение общего сопротивления в электрической цепи. Способы совмещения элементов. Виды сопряжений: последовательное, параллельное, смешанное. Особенности расчетов. Общее сопротивление электрической цепи: расчеты и формулы....

21 05 2024 21:50:42

Об автомате вводном: устройство выключателя для квартиры, схемы установки и подключения

Об автомате вводном: устройство выключателя для квартиры, схемы установки и подключения Основные хаpaктеристики автомата вводного. Однополюсники и двухполюсники: преимущества и недостатки. Об автомате вводном: устройство выключателя для квартиры, схемы установки и подключения....

20 05 2024 7:48:18

Определение мощности и сопротивления резисторов по цветовой маркировке

Определение мощности и сопротивления резисторов по цветовой маркировке Для чего нужна цветовая маркировка резисторов. Определение сопротивления резистивных элементов. Цветовое кодирование резистора. Правила чтения цветовой маркировки. Отклонения от стандарта. Как расшифровать цветовую маркировку проволочных резисторов....

19 05 2024 5:19:27

Формула емкостного сопротивления конденсатора в цепи переменного тока

Формула емкостного сопротивления конденсатора в цепи переменного тока Параметры емкостного сопротивления в различных схемах. Определение емкостных сопротивлений в цепях электрического тока по формуле. Векторное представление ёмкости. Ёмкостное сопротивление: единицы измерения и пример расчетов....

18 05 2024 0:16:52

О цифровых каналах принимаемых на обычную антенну в 2017 году

О цифровых каналах принимаемых на обычную антенну в 2017 году Типы сигналов от телeбашни. Способы приема цифрового ТВ. Как настроить цифровое телевидение. Перечень доступных каналов для приема на обычную антенну. Пакеты вещания: какой выбрать....

17 05 2024 11:52:40

О генераторах переменного тока: устройство прибора, технические хаpaктеристики

О генераторах переменного тока: устройство прибора, технические хаpaктеристики Принцип работы и технические хаpaктеристики генератора тока (переменного). Виды и конструкция генераторов. Трехфазные и автогенераторы. Устройство автомобильного генератора....

16 05 2024 21:45:39

Демонтаж и замена старой проводки - экспертное мнение

Демонтаж и замена старой проводки - экспертное мнение Помимо обязательного обесточивания сети, нужно подготовить рабочий инструмент. Непосредственный демонтаж электропроводки, после ее поиска, дело простое....

15 05 2024 11:18:43

Преобразователь напряжения 12в 220в: принцип действия, рейтинг

Преобразователь напряжения 12в 220в: принцип действия, рейтинг Речь пойдёт о преобразователях постоянного напряжения 12 Вольт, в переменное 220 Вольт. Так как именно этот вопрос более актуален. Ремонт преобразователя....

14 05 2024 10:54:57

Обучение и тестирование по программе электробезопасности Olimpoks

Обучение и тестирование по программе электробезопасности Olimpoks Что собой представляет Олимпокс. Современные технологии оптимизирующие обучающую систему. Обучение и тестирование по программе электробезопасности Olimpoks на предприятиях без отрыва от производственной деятельности....

13 05 2024 17:55:28

Скрытая электропроводка: преимущества, способы нахождения

Скрытая электропроводка: преимущества, способы нахождения Рассмотрев все плюсы и минусы скрытой электропроводки можно приступать к монтажу, но стоит помнить несколько правил! Поиск скрытой электропроводки....

12 05 2024 3:26:29

Пайка проводов без использования паяльников: чем можно заменить паяльник

Пайка проводов без использования паяльников: чем можно заменить паяльник Изготовление и использование самодельного жала из куска одножильного медного провода. Пайка фольгой. Как спаять гирлянду подручными средствами. Как припаять провод без паяльника подручными средствами....

11 05 2024 14:16:52

Основы электротехники и электромеханики: начальный курс для чайников

Основы электротехники и электромеханики: начальный курс для чайников Электротехника для начинающих: понятие электричества и что изучает электротехника. Основные понятия электротехники: сила тока, напряжение, сопротивление. Основы электромеханики. Безопасность и пpaктика. Советы начинающим....

10 05 2024 2:38:36

Все об индексе цветопередачи (CRI): определение и порядок расчета

Все об индексе цветопередачи (CRI): определение и порядок расчета Оценка качества светопередачи и определение индекса. Порядок проведения измерений параметра CRI. Проблемы с индексом, поиски новых стандартов. Современность и подбор по световым хаpaктеристикам....

09 05 2024 8:50:11

Изготовление металлоискателя Терминатор-3 своими руками: подробная инструкция

Изготовление металлоискателя Терминатор-3 своими руками: подробная инструкция Назначение металлоискателя Терминатор 3. Изготовление и настройка прибора металлоискатель Терминатор-3 своими руками. Преимущества и недостатки устройства. Область применения металлоискателей Терминатор3....

08 05 2024 15:29:10

Виды кабельных стяжек для крепления проводов: преимущества и недостатки

Виды кабельных стяжек для крепления проводов: преимущества и недостатки Требования, предъявляемые к бандажам. Классификация кабельных стяжек: по материалу изготовления, по возможности многоразового использования. Кабельная стяжка: виды замковых систем для одноразовой стяжки....

07 05 2024 21:53:55

Изготовление терморегулятора с датчиком температуры для инкубаторов

Изготовление терморегулятора с датчиком температуры для инкубаторов Как выглядит терморегулятор для инкубатора: общие сведения об устройстве. Изготовление терморегулятора с датчиком температуры для инкубаторов своими руками. Принцип работы оборудования. Особенности сборки термостата....

06 05 2024 4:53:39

Список изобретений Томаса Эдисона: от телеграфа до лампочки

Список изобретений Томаса Эдисона: от телеграфа до лампочки Томас Эдисон - историческая справка, биография, научные работы великого американского ученого. Изобретения Томаса Эдисона. Тату-машинка изобретенная Томасом Эдисоном. Лампочка-Светлана: изобретение века....

05 05 2024 13:33:36

Освещение участка - варианты и особенности организации

Освещение участка - варианты и особенности организации Как правильно организовать освещение участка. Многообразие способов освещения некоторых зон на территории вокруг загородного дома....

04 05 2024 0:59:30

Многоквартирный дом: проектирование и монтаж электропроводки в многоэтажных и производственных зданиях

Многоквартирный дом: проектирование и монтаж электропроводки в многоэтажных и производственных зданиях Общие правила и требования для промышленного монтажа электропроводки в производственном помещении. Инструкция, рекомендации и советы, а также фото....

03 05 2024 19:23:38

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....

02 05 2024 9:11:35

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!...

01 05 2024 11:40:30

Дифференциальная защита трaнcформатора и другие виды защит

Дифференциальная защита трaнcформатора и другие виды защит Основные виды применяемых при эксплуатации трaнcформаторов защит. Их принцип действия и выбор. Особенности защиты печных трaнcформаторов....

30 04 2024 14:34:49

Межотраслевые правила по охране труда и по эксплуатации электрооборудования

Межотраслевые правила по охране труда и по эксплуатации электрооборудования Определение (расшифровка) МПОТ. Порядок исполнения правил и требования к работникам. Требования по устройству электроустановок. Порядок исполнения работ и обследование электроустановок. Межотраслевые правила по охране труда и по эксплуатации электрооборудования....

29 04 2024 15:54:46

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