Prąd elektryczny
Prąd elektryczny – każdy uporządkowany (skierowany) ruch ładunków elektrycznych.
Ruch ten zazwyczaj jest powodowany obecnością pola elektrycznego (różnicy potencjałów).
Spis treści |
[edytuj] Ruch nośników a kierunek prądu
Ruch ładunku jest w istocie ruchem cząstek (lub pseudocząstek) obdarzonych ładunkiem, zwanych nośnikami prądu. Nośnikami prądu elektrycznego mogą być elektrony, jony bądź dziury, czyli puste miejsca po elektronach.
W metalach swobodnie przemieszczają się jedynie elektrony, dlatego prąd elektryczny w metalach jest ruchem elektronów przewodnictwa. Poruszają się one w kierunku od niższego potencjału do wyższego. Umownie jednak przyjęło się wyznaczać kierunek przepływu prądu poprzez opisanie ruchu ładunków dodatnich (od wyższego potencjału do niższego).
W półprzewodnikach nośnikami prądu są elektrony i dziury. W rozrzedzonych gazach nośnikami ładunku elektrycznego są elektrony i jony. Prąd w cieczach jest uporządkowanym ruchem jonów - anionów i kationów.
[edytuj] Wielkości opisujące prąd elektryczny
[edytuj] Natężenie prądu
Wielkością opisującą prąd elektryczny jest natężenie prądu elektrycznego I, które definiuje się jako pochodną ładunku elektrycznego q, który przepływa przez poprzeczny przekrój przewodnika, po czasie t przepływu tego ładunku:
lub
Jednostką natężenia prądu elektrycznego w układzie SI jest amper [A].
Natężenie prądu I można wyrazić też przez liczbę ładunków przepływających przez powierzchnię S, mających prędkość v
gdzie: n - koncentracja nośników prądu wyrażona przez ich liczbę na jednostkę objętości (poruszających się w tym samym kierunku), q - ładunek każdego z nośników, v - składowe prędkości nośników w kierunku prostopadłym do powierzchni S, przez którą płynie prąd o natężeniu I.
Bardzo często określenie "prąd elektryczny" używa się zamiennie z terminem "natężenie prądu elektrycznego".
[edytuj] Gęstość prądu
W ośrodkach ciągłych parametrem najlepiej charakteryzującym prąd elektryczny jest gęstość prądu, opisującą przepływ ładunku przez jednostkową powierzchnię. W odróżnieniu od natężenia prądu, które jest skalarem i nie jest przypisana do punktu przestrzeni, gęstość prądu jest wektorem, a rozkład przestrzenny gęstości prądu nazywa się polem gęstości prądu.