Понятие об электрическом токе

Электростатические явления также сопровождаются движением элементарных электрических зарядов. Однако эти движения либо не влияют на электростатические поля, созданные макроскопическими зарядами, как, например, тепловые колебания катионов кристаллической решетки заряженного металлического проводника, либо очень кратковременны и служат лишь переходом от одного равновесного состояния к другому, например перераспределение электронов проводимости при электростатической индукции или при заземлении заряженного проводника. Поэтому в электростатике, которая изучает явления, свя­занные с равновесием зарядов, эти процессы не рассматривались.

Электрическим током называют всякое упорядоченное движение электрических зарядов. Ток, возникающий в проводнике вследствие того, что в нем создается электрическое поле, называется током проводимости. При движении зарядов нарушается их равновес­ное распределение: поверхность проводника уже не является экви­потенциальной и электрические силовые линии не направлены перпен­дикулярно ей, так как для движения зарядов необходимо, чтобы на поверхности проводника тангенциальная составляющая напряженно­сти электрического поля не равнялась нулю. Но тогда и внут­ри проводника должно существовать электрическое поле, ибо, как из­вестно из электростатики, внутри проводника нет поля лишь в случае равновесного распределения зарядов на поверхности этого проводника. Перемещение зарядов — электрический ток — продолжается до тех пор, пока все точки проводника не станут эквипотенциальными.

Таким образом, для появления и существования тока проводи­мости необходимы три условия.

Первое — наличие в данной среде носителей заряда, т.е. заряженных частиц, которые могли бы в ней перемещаться. Такими частицами, как мы убедимся далее, в металлах являются электроны проводимости; в жидких проводниках (электролитах) — положитель­ные и отрицательные ионы; в газах — положительные ионы и электро­ны, а также иногда и отрицательные ионы.

Второе — наличие в данной среде электрического поля, энергия которого затрачивалась бы на перемещение электри­ческих зарядов. Для того чтобы ток был длительным, энергия поля дол­жна все время пополняться, иными словами, нужен источник электри­ческой энергии — устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля.

Третье - упорядоченное движение зарядов можно осуществить и дру­гим способом — перемещением в пространстве заряженного тела (про­водника или диэлектрика). Такой электрический ток называется конвекционным. Например, движение по орбите Земли, обладающей избыточным отрицательным зарядом, можно рассматривать как кон­векционный ток.

За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов.