Электрический ток. Плотность тока. Электрическое напряжение
Направленное движение свободных заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля называется электрическим током. Электрический ток является скалярной величиной, которая равна пределу отношению заряда к промежутку времени, когда последний стремится к нулю:
Электрический ток, неизменный по направлению и величине, называется постоянным током.
В проводниках первого рода (металлы) ток образуется свободными электронами, поэтому электропроводность их называется электронной. В проводниках второго рода (расплавленные соли, растворы кислот, щелочей, солей) носителями тока, заряженными частицами, являются ионы.
Значение постоянного тока определяется количеством электричества или зарядом Q, проходящим через поперечное сечение проводника в 1 с:
Размерность
тока — ампер (А). 1 А — неизменный ток, который, проходя по двум параллельным
проводникам бесконечной длины и ничтожно малого круглого сечения, расположенным
на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками
силу, равную 
Н на каждый метр длины.
Положительным направлением электрического тока принято условно считать направление движения положительных зарядов от плюса источника электрической энергии к минусу. На схеме оно совпадает с направлением ЭДС и указывается стрелкой.
Условиями возникновения электрического тока являются:
1) наличие источника, поддерживающего разность потенциалов между носителями зарядов;
2) замкнутость пути, по которому перемещаются заряды.
Количественно ток определяется по показаниям электроизмерительных приборов — амперметров, где используются тепловое, магнитное и химическое действие тока.
Чтобы судить о степени загруженности проводов электрическим током, вводится понятие плотность тока.
Плотность тока δ есть векторная величина, равная пределу отношения тока сквозь элемент поверхности, перпендикулярной направлению движения заряженных частиц к этому элементу, когда последний стремится к нулю:
.
Допускаемая плотность тока, например, в проводах обмоток электрических машин равна 3…7 А/мм2.
Если ток равномерно распределен по сечению проводника, то плотность тока
.
Электрическим напряжением называется скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрического поля. Для электрического поля постоянного тока
, (1.1)
где
– напряженность электрического
поля; 
и 
– потенциалы однородного электрического поля в поперечных
сечениях a и b участка проводника.
Размерность напряжения — вольт (В). 1 В — это напряжение между концами проводника, в котором при перемещении положительного заряда 1 кулон (Кл) совершается работа в 1 джоуль (Дж).
При расчетах электрических цепей положительные направления токов в элементах цепи в общем случае заранее неизвестны. Поэтому одно из двух возможных направлений принимается за положительное и указывается на схеме стрелкой. Это направление выбирают произвольно. Условное положительное направление напряжения на схеме электрической цепи также выбирается произвольно и указывается стрелкой. Между зажимами потребителей электрической энергии положительные направления тока и напряжения, как правило, выбираются одинаковыми.
На рис. 1.5 а показаны обозначения условных положительных направлений на примере простейшей цепи постоянного тока.
Иногда условные положительные направления напряжения указывают двойными индексами
. Каждый индекс соответствует точке, обозначенной на схеме.
Условное положительное направление напряжения принято от точки а с первым индексом
к точке в со вторым индексом:
.
Так как условные положительные направления тока и напряжения совпадают, на схеме достаточно указать только направления токов (рис. 1.5 б). Если на схеме не указывается источник, то между его выходными зажимами обязательно указывается напряжение (рис. 1.5 б). Если в результате расчета электрической цепи ток в элементе электрической цепи получился отрицательным, это означает, что действительное направление тока противоположно принятому направлению.
