 |
|
Сила та густина струму
Для кількісної характеристики струму вводять дві величини: векторну, диференціальну – вектор густини струму 
, та скалярну, інтегральну – силу струму 
.
Густина струму дорівнює величині заряду, який проходить за одиницю часу через одиничну поверхню, перпендикулярну до ліній струму.
Виберемо у просторі деяку поверхню 
, 
орт нормалі до цієї поверхні. Побудуємо на цій поверхні циліндр, твірна якого співпадає за напрямком із напрямком швидкості руху заряду, а довжина твірної дорівнює 
, де 
швидкість руху заряду в заданій точці, 
малий проміжок часу. Тобто фактично ми побудували трубку струму.
Тоді за час 
через площадку пройде весь заряд, який міститься в об’ємі циліндру
.
Якщо густина заряду 
, то заряд, що містився у виділеному циліндрі
.
Але за визначенням густини струму
,
тому що 
проекція на площину, нормальну до площі , отже
.
Порівнюючи співвідношення, одержимо
, 
,
де 
заряд носія струму, 
концентрація носіїв. Остаточно маємо вираз для густини струму
.
Тепер звернемось до другої характеристики струму.
Повна кількість заряду, який проходить через деяку поверхню 
за одиницю часу, називається силою струму .
Якщо 
заряд, що пройшов через переріз провідника за час , то 
. Обидві величини є скалярами. Отже сила струму є також скаляром. Знаючи вектор густини струму в кожній точці провідника, можна подати через нього і величину струму
.
З математичної точки зору сила струму є потік вектора густини струму через поверхню.
В системі CGSEрозмірності 
та 
не мають спеціальної назви. В системі СІ сила струму вимірюється в амперах, визначення амперу 
проводиться через магнітну взаємодію струмів. 1А=3×109 одиниць сили струму CGSE. Густина струму вимріюється в А/м2.