Электрическое поле постоянных токов

Рассмотрим металлический проводник, в котором протекает постоянный ток. Так как по всей длине проводника протекает ток одной и той же величины, количество электронов, входящих и выходящих из любого объема проводника, одинаково. Значит, величина заряда в каждом объеме проводника не изменяется. Таким образом, не изменяется и распределение зарядов по всему объему проводника; это приводит к образованию в проводнике поля, аналогичного полю неподвижных зарядов, равномерно распределенных в пространстве (электростатическому полю).

Рис. 1

Поле в проводнике при постоянном токе называется стационарным (неизменным во времени). Так же как и электростатическое, оно является полем потенциальным.

Поэтому силы, действующие на заряд в проводнике, и работа при перемещении заряда в проводнике могут быть рассчитаны по формулам, используемым для определения этих величин в электростатическом поле.

Условие возникновения электрического тока. Что такое электрическое поле?

Ток в проводнике, т. е. направленное движение зарядов, вызывается действием сил электрического поля. Электрическое поле — это особый физический процесс, происходящий в определенной области пространства и характеризующийся, в частности, возникновением механических сил, действующих на заряды, помещенные в пространстве, охватываемом полем.

Прежде чем рассматривать поле, вызывающее электрический ток, познакомимся с полем, создаваемым неподвижными зарядами.

Мы знаем, что между любыми зарядами существуют силы притяжения и силы отталкивания.
Это объясняется тем, что около любого заряда существует электрическое поле.

Представим себе, что в поле, созданное неподвижными зарядами, внесен пробный заряд q0 (рис. 1), т. е. заряд, который настолько мал, что практически не изменяет ранее существовавшее поле.

Обследуя при помощи таких зарядов поле, мы убедимся, что сила, действующая на пробный заряд в электрическом поле, пропорциональна величине пробного заряда.
Однако при одной и той же величине пробного заряда сила, действующая на него в разных точках одного и того же поля, имеет разную величину. Следовательно, сила поля зависит от интенсивности поля в той точке, где расположен пробный заряд.