Chương 12: Dòng điện không đổi

Trong môi trường dẫn, khi không có điện trường ngoài, các hạt mang điện tự do luôn luôn chuyển động nhiệt hỗn loạn. Khi có điện trường ngoài đặt vào, dưới tác dụng của lực điện trường F = q E , các điện tích dương sẽ chuyển động theo chiều vectơ cường độ điện trường E , còn các điện tích âm chuyển động ngược chiều với vectơ E tạo nên dòng điện.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 12: Dòng điện không đổi242 Giaùo Trình Vaät Lyù Ñaïi Cöông – Taäp I: Cô – Nhieät - Ñieän Chương 12 DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI §12.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN1 – Dòng điện: Trong môi trường dẫn, khi không có điện trường ngoài, các hạt mang điệntự do luôn luôn chuyển động nhiệt hỗn loạn. Khi có điện trường ngoài đặt vào, → →dưới tác dụng của lực điện trường F = q E , các điện tích dương sẽ chuyển động →theo chiều vectơ cường độ điện trường E , còn các điện tích âm chuyển động →ngược chiều với vectơ E tạo nên dòng điện.Vậy: dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. Chiều củadòng điện được qui ước là chiều chuyển động của các hạt mang điện dương. Trong các môi trường dẫn khácnhau thì bản chất của dòng điện cũng khác + -nhau. Ví dụ bản chất của dòng điện trong Ikim loại là dòng chuyển dời có hướng của +các electron tự do; trong chất điện phân là + -dòng chuyển dời có hướng của các iondương và ion âm; trong chất khí là dòngchuyển dời có hướng của các electron, các Hình 6.1: Dòng điệnion dương và âm (khi chất khí bị ion hóa);trong chất bán dẫn là dòng chuyển dời có hướng của các electron và các lỗ trống. Tuy có bản chất khác nhau song dòng điện bao giờ cũng có các tác dụngđặc trưng cơ bản giống nhau, đó là tác dụng nhiệt, tác dụng từ, tác dụng hóa học vàtác dụng sinh lí. Đặc trưng cho độ mạnh, yếu và phương chiều của dòng điện, người ta đưara khái niệm cường độ và mật độ dòng điện.2 – Cường độ dòng điện : Xét một vật dẫn có tiết diện ngang S, ta định nghĩa: cường độ dòng điệnqua tiết diện S là đại lượng vô hướng, có trị số bằng điện lượng chuyển qua tiếtdiện ấy trong một đơn vị thời gian.Nếu trong thời gian dt có điện lượng dq chuyển qua diện tích S thì cường độ dòng dqđiện là: I= (12.1) dtTrong môi trường có cả điện tích (+) và điện tích (–) thì qua S là: dq + dq − I= + (12.2) dt dtChương 12: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 243Trong đó dq + và dq − là điện lượng của các điện tích dương và âm. Trong hệ SI, đơn vị đo cường độ dòng điện là ampe (A). Để tính điện lượng ∆q chuyển qua tiết diện ngang S trong thời gian t2∆t = t2 – t1, ta nhân (12.1) với dt rồi tích phân hai vế: ∆q = Idt ∫ t1 (12.3)Nếu chiều và cường độ dòng điện không đổi theo thời gian thì ta có dòng điện ∆q qkhông đổi. Khi đó (12.1) được viết là: I = hay I = (12.4) ∆t t3 – Mật độ dòng điện : Cường độ dòng điện đặc trưng cho độ mạnh, yếu của dòng điện trên toàntiết diện S, mà không diễn tả được độ mạnh, yếu của dòng điện tại từng điểm trêntiết diện S. Để đặc trưng cho dòng điệntại từng điểm trên tiết diện S, người ta S Snđịnh nghĩa vectơ mật độ dòng điện: Mật độ dòng điện tại một điểm → → + nM là một vetơ j có gốc tại M, có dSn → α jhướng chuyển động của điện tích (+) đi +qua điểm đó, có trị số bằng cường độ +dòng điện qua một đơn vị diện tích đặtvuông góc với hướng ấy. Hình 6.2: vectơ mật độ dòng điện dI j= (12.5) dSnSuy ra cường độ dòng điện qua diện tích S bất kỳ là: → → I = ∫ dI = ∫ j.dSn = ∫ j.dScos α = ∫ j .d S (12.6) S S S S → →với α là góc giữa j và pháp tuyến n của dS; dSn là hình chiếu của dS lên phươngvuông góc với hướng chuyển động của các điện tích. Qui ước: dS ...