Плотность электрического тока
Плотность электрического тока показывает, какая сила тока приходится на единицу площади поперечного сечения проводника. Она помогает сравнивать распределение тока в проводниках разного сечения.
Плотность обозначают буквой \(j\). Если ток равномерно распределён по сечению проводника, используют простое отношение. Чем меньше площадь сечения при той же силе тока, тем больше плотность тока.
Здесь \(I\) — сила тока, \(S\) — площадь поперечного сечения проводника. В СИ плотность тока измеряют в амперах на квадратный метр: \(\text{А}/\text{м}^2\). Для круглого проводника площадь сечения находят по формуле \(S = \pi r^2\) или \(S = \frac{\pi d^2}{4}\).
Через проводник с площадью сечения \(2\ \text{мм}^2\) проходит ток \(4\ \text{А}\). Переведём площадь: \(2\ \text{мм}^2 = 2 \cdot 10^{-6}\ \text{м}^2\). Тогда \(j = \frac{4}{2 \cdot 10^{-6}} = 2 \cdot 10^6\ \text{А/м}^2\).
Плотность тока — не то же самое, что сила тока. Сила тока характеризует весь заряд, проходящий через поперечное сечение за единицу времени, а плотность тока учитывает ещё и площадь этого сечения. В микроскопической модели электрического тока плотность связывают с движением носителей заряда.
Как изменится плотность тока, если силу тока оставить прежней, а площадь сечения увеличить в 2 раза?
Главное
- Плотность тока: \(j=I/S\).
- Единица СИ — \(\text{А/м}^2\).
- При одинаковой силе тока в более тонком проводнике плотность тока больше.