Giáo trình điện từ học - TS. Lưu Thế Vinh - Chương 4

Dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích. Người ta phân biệt các trường hợp sau : Dòng dẫn : là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích tự do trong vật dẫn dưới tác dụng của điện trường. Tùy thuộc vào vật dẫn mà bản chất của các hạt tải điện sẽ khác nhau
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình điện từ học - TS. Lưu Thế Vinh - Chương 4ÑIEÄN TÖØ HOÏC - 57 - DOØNG ÑIEÄN KHOÂNG ÑOÅI§4.1. NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN4.1.1. Doøng ñieän. Doøng ñieän laø doøng chuyeån dôøi coù höôùng cuûa caùc ñieän tích. Ngöôøi ta phaân bieät caùc tröôøng hôïp sau : ∗ Doøng daãn : laø doøng chuyeån dôøi coù höôùng cuûa caùc ñieän tích töï do trong vaät daãn döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng. Tuøy thuoäc vaøo vaät daãn maø baûn chaát cuûa caùc haït taûi ñieän seõ khaùc nhau : − Trong kim loaïi : laø doøng caùc electron töï do. − Trong baùn daãn : laø doøng caùc electron vaø caùc ″ loã ″ döông. − Trong chaát ñieän phaân : laø doøng caùc ioân (+) vaø caùc ioân (-). − Trong chaátkhí: laø doøng caùc ioân (+) , caùc ioân (-) vaø caùc electron. ∗ Doøng ñoái löu (doøng keùo theo): laø doøng taïo ra do chuyeån ñoäng trong khoâng gian cuûa caùc vaät daãn tích ñieän. ∗ Quy öôùc : Chieàu doøng ñieän laø chieàu chuyeån dôøi coù höôùng cuûa caùc ñieän tích döông. 4.1.2. Ñieàu kieän ñeå duy trì doøng ñieän. Ta haõy noái hai vaät daãn A vaø B vôùi nhau, trong ñoù vaät daãn A coù ñieän theáϕA , vaät daãn B coù ñieän theá ϕB vôùi ϕA > ϕB , töùc laø giöõa A vaø B toàn taïi moät hieäuñieän theá UAB = ϕA - ϕB (hình 4-1). Treân daây noái A vaø B seõ coù moät ñieän tröôøng rtónh (tröôøng Coulomb) E taùc duïng leân caùc ñieän tích vaø laøm chuùng chuyeånñoäng coù höôùng. Söï dòch chuyeån naøy seõ daãn tôùi söï phaân boá laïi ñieän tích cuûa heä,keát quaû laøm caân baèng ñieän theá vaø doøng ñieän trong maïch seõ nhanh choùng trieättieâu. Nhö vaäy tröôøng Coulomb khoâng theå duy trì doøng ñieän. Ñeå duy trì doøng ñieän trong vaät daãn rcaàn phaûi laäp laïi hieäu ñieän theá giöõa A vaø E r∗B. Muoán vaäy phaûi coù moät tröôøng löïc Ecoù baûn chaát khaùc vôùi ñieän tröôøng tónh (goïi r E∗laø tröôøng löïc laï) coù chieàu höôùng töø Bsang A ñeå ñöa caùc ñieän tích (+) töø B trôû A Bveà A vaø caùc ñieän tích (-) töø A trôû laïi veà B. Nguoàn ñieänCô cheá ñoù ñöôïc thöïc hieän nhôø moät boäphaän goïi laø nguoàn suaát ñieän ñoäng (nguoàn Hình 4-1ñieän). coù chöùc naêng bieán caùc daïng naênglöôïng khaùc thaønh ñieän .4.1.3. Maät ñoä doøng vaø cöôøng ñoä doøng ñieän.Löu Theá Vinh ÑIEÄN TÖØ HOÏC- 58 -– Ñöôøng doøng : laø ñöôøng maø doïc theo noù caùc ñieän tích chuyeån ñoäng. Chieàuñöôøng doøng laø chieàu chuyeån ñoäng cuûa caùc ñieän tích döông.– OÁng doøng : Taäp hôïp caùc ñöôøng doøng töïa treân hai chu vi naøo ñoù. Vôùi quy öôùc nhö treân caùc ñieän tích khi chuyeån ñoäng seõ khoâng caét maëtbeân cuûa oáng. Nghóa laø caùc ñieän tích trong oáng khoâng chui ra ngoaøi oáng vaøngöôïc laïi. Ñeå ñaëc tröng ñònh löôïng cho doøng ñieän ngöôøi ta ñöa ra khaùi nieäm maätñoä doøng vaø cöôøng ñoä doøng ñieän.– Maät ñoä doøng ñieän : Laø moät ñaïi löôïng vaät lyù coù ñoä lôùn baèng ñieän löôïngchuyeån qua moät ñôn vò dieän tích ñaët vuoâng goùc vôùi ñöôøng doøng trong moät ñônvò thôøi gian. Haõy töôûng töôïng taùch ra trong vaät daãn moät vdieän tích S ñaët vuoâng goùc vôùi phöông cuûa vaän toác rv . Ñieän löôïng chuyeån qua dieän tích S trong moät S Jñôn vò thôøi gian seõ baèng soá ñieän tích chöùa trong theåtích cuûa hình hoäp chöõ nhaät coù ñaùy S, chieàu cao v(hình 4-2). Hình 4-2 J = nev. Trong ñoù n – maät ñoä haït taûi ñieän.Ñeå bieåu thò caû phöông chieàu cuûa doøng ñieän ta duøng veùc tô maät ñoä doøng : r r (4-1) J = nev– Cöôøng ñoä doøng ñieän I : Laø moät ñaïi löôïng vaät lyù coù ñoä lôùn baèng ñieän löôïngchuyeån qua tieát dieän thaúng cuûa vaät daãn trong moät ñôn vò thôøi gian : dq rr = ∫ J dS (4-2) I= dt S dq Neáu I = = const , ...