Otevřít hlavní menu

Změny

Odebráno 13 bajtů, před 3 lety
m
mínus; kosmetické úpravy
 
Hlavní jednotkou v [[soustava SI|soustavě SI]] je 1 [[ampér]], mezinárodní značka "A".
:''Jeden ampér je stálý [[elektrický proud]], který při průchodu dvěma přímými [[rovnoběžky|rovnoběžnými]] [[nekonečno|nekonečně]] dlouhými [[elektrický vodič|vodiči]] zanedbatelného [[Kruh (geometrie)|kruhového]] [[obsah|průřezu]] umístěnými ve [[vakuum|vakuu]] ve vzájemné [[vzdálenost]]i 1 [[metr]] vyvolá mezi nimi stálou [[síla|sílu]] o velikosti 2×10<sup>-7−7</sup> [[newton]]u na 1 [[metr]] délky vodiče.''
 
=== Měření ===
 
=== Stejnosměrný proud ===
{{viz též|Stejnosměrný proud}}
Stejnosměrný proud je takový proud, který v čase nemění směr svého [[tok]]u. Velikost proudu se měnit může.
 
 
=== Okamžitý elektrický proud ===
'''Okamžitý elektrický proud''' je [[limita|limitním]] (krajním) případem průměrného proudu, definuje se jako množství [[náboj]]e, které projde [[průřez]]em [[vodič]]e za infinitesimální (nekonečně krátký) čas:
 
:<math>i(t) =\lim_{t \to \ 0}{\Delta Q \over \Delta t}=\frac{\part Q}{\part t}</math>
== Prostorové rozložení elektrického proudu ==
=== Objemový elektrický proud ===
Elektrický proud zpravidla protéká celým objemem vodiče. Lokálně se však může jak množství, tak i rychlost nosičů [[elektrický náboj|náboje]] a její směr s daným místem ve vodiči měnit. Podobně jako u [[Proudění#Proudnice|laminárního proudění tekutin]] lze ke grafickému zobrazení prostorového proudu použít '''proudové čáry''' (trajektorie ustáleného pohybu jednotlivých nosičů náboje) a vzhledem k zákonu zachování náboje má dobrý smysl i pojem '''proudové trubice''' (prostor kolem proudové čáry), na kterou lze aplikovat zákony [[elektrický obvod|elektrického obvodu]]. Na rozdíl od mechanického proudění je však navíc nutno respektovat vzájemné magnetické silové působení proudových trubic, projevující se např. v tzv. "pinch efektu" (příčné stlačení [[plazma (fyzika)|plazmového]] proudu).
 
K popisu lokálního elektrického proudu se zavádí [[vektor]]ová [[fyzikální veličina]] '''hustota elektrického proudu''' (zkráceně proudová hustota).
K popisu lokálního plošného elektrického proudu se zavádí [[vektor]]ová [[fyzikální veličina]] '''hustota plošného (elektrického) proudu''' (zkráceně plošná proudová hustota).
 
Hustota plošného (elektrického) proudu se obvykle značí<ref name="CSN2">ČSN ISO 31-5 Veličiny a jednotky: Elektřina a magnetismus, Český normalizační institut, Praha 1994, tuto veličinu neuvádí.</ref> '''''i''''' nebo '''''J'''''<sub>''S''</sub> a její jednotkou je 1 [[ampér]] na [[metr]] (A/m).
 
Je definována obdobně jako proudová hustota s tím, že elementárním "průřezem" je nyní element délky křivky <math>\mathrm{d}l\,</math>, přes který proud protéká:
:<math>\mathbf{i} = \frac {I_{\mathrm{d}l}}{\mathrm{d}l_{\perp}}\mathbf{n}\,</math>, což lze v integrálním tvaru zapsat vztahem pro proud celým délkovým "průřezem" vodiče:
:<math> I = \int_l \mathbf{i} \cdot \boldsymbol{\nu} \,\mathrm{d}l \,</math>, kde <math>\boldsymbol{\nu} \,</math> je jednotkový vektor normály ke křivce <math>l\,</math> ležící v ploše vodiče.
 
Hustota plošného elektrického proudu vystupuje ve vztazích teorie elektromagnetického pole formulovaných v diferenciálním tvaru, které se týkají plošných vodičů nebo plošných rozhraní.
Příkladem může být rovnice pro změnu vektoru [[intenzita magnetického pole|intenzity magnetického pole]] na plošném rozhraní protékaném proudem o plošné proudové hustotě <math>\mathbf{i}\,</math> (jednotkový vektor normály <math>\boldsymbol{\nu} \,</math> směřuje z prostředí (2) do prostředí (1):
:<math>\boldsymbol{\nu} \times \left( \mathbf{H}_1 - \mathbf{H}_2 \right) = \mathbf{i}\,</math>.
== Druhy elektrického proudu podle nositelů náboje ==
=== Kondukční proud ===
'''Kondukční proud''' ('''vodivostní proud''') je uspořádaný tok volných nositelů náboje v látkovém prostředí, například pohyb volných elektronů v [[Kovy|kovkovech]]ech, [[Ion|iontiontů]]ů v [[elektrolyt]]ech, ionizovaných molekul v [[plyn]]ech, děr v [[polovodič]]ích. Konkrétní vlastnosti kondukčního proudu závisí na typu vlastnostech látkového prostředí. Vzniká působením [[elektrické pole|elektrického pole]] ve vodiči na nositele náboje.
 
=== Konvekční elektrický proud ===
: <math> \mathbf{j}_{\mathrm{pol}}= \frac{\part \mathbf{P}}{\part t}</math>
'''Magnetizační proudy''' jsou mikroskopické uzavřené proudy, které jsou původcem magnetických dipólových momentů částic ve struktuře látky. (Magnetizačními proudy se tradičně popisuje i dipólový moment elementárních částic daný jejich nábojem a spinem, přestože ztotožnění kvantově mechanického spinu s „rotací“ částice je nesprávné a zavádějící. Pro makroskopickou elektrodynamiku je však tento model vyhovující.)
Vzhledem k uzavřenosti lze [[elektrický proud#Objemový elektrický proud|hustotu]] magnetizačních proudů vyjádřit jako rotaci vektorové veličiny, tradičně zvané [[Magnetizace (veličina)|magnetizace]] a značené <math> \mathbf{M}\,</math>:
: <math> \mathbf{j}_{\mathrm{mag}}= \operatorname{rot}\,\mathbf{M}</math>
 
Rozdělení na (neuzavřené) polarizační a (uzavřené) magnetizační proudy přestává mít smysl pro rychle proměnná (vysokofrekvenční) elektromagnetická pole; u rychlých změn nelze již mikroskopické proudy považovat za uzavřené.
=== Maxwellův proud ===
[[James Clerk Maxwell|Maxwell]] si jako první uvědomil, že [[Ampérův zákon]] pro celkový proud:
: <math> \operatorname{rot}\,\mathbf{B}= \mu_0 \mathbf{j}</math>
nevyhovuje zákonu zachování náboje vyjádřenému [[rovnice kontinuity|rovnicí kontinuity]], budou-li se uvažovat pouze volné a vázané proudy. Doplnil proto celkový proud o nový příspěvek, tzv. '''Maxwellův proud''', který ''nemá svou podstatu v průchodu nosičů náboje''.
Vyjádření pomocí [[elektrický proud#Objemový elektrický proud|proudové hustoty]] je:
: <math> \mathbf{j}_{\mathrm{Max}}= \varepsilon_0 \, \frac{\part \mathbf{E}}{\part t}</math>
Maxwellův proud nesouvisí přímo s pohybem nábojů, ale s časovou změnou [[elektrické pole|elektrického pole]].
 
Součet polarizačního a Maxwellova proudu je někdy označován jako '''[[posuvný proud]]'''. Je tomu tak proto, že jejich [[elektrický proud#Objemový elektrický proud|hustotu]] lze vyjádřit:
: <math> \mathbf{j}_{\mathrm{Max}} + \mathbf{j}_{\mathrm{pol}} = \varepsilon_0 \frac{\part \mathbf{E}}{\part t} + \frac{\part \mathbf{P}}{\part t} = \frac{\part \mathbf{D}}{\part t}</math>,
tedy jako změnu elektrické indukce <math> \mathbf{D}= \varepsilon_0 \mathbf{E} + \mathbf{P}\,</math>, dříve zvané elektrické ''posunutí''.
 
Takto nově zobecněný celkový proud již vyhovuje zákonu zachování el. náboje a plyne z něj správné zobecnění Ampérova zákona pro nestacionární elektromagnetické pole:
Je-li [[elektrický proud#Objemový elektrický proud|hustota]] celkového proudu
: <math> \mathbf{j}= \mathbf{j}_{\mathrm{vol}}+ \mathbf{j}_{\mathrm{Max}}+\mathbf{j}_{\mathrm{pol}}+\mathbf{j}_{\mathrm{mag}}</math>,
dostaneme divergencí Ampérova zákona pro celkový proud:
: <math> \operatorname{div}\,\left(\frac{1}{\mu_0}\operatorname{rot}\,\mathbf{B}\right) = \operatorname{div}\,\mathbf{j}_{\mathrm{vol}} + \operatorname{div}\,\frac{\part \mathbf{D}}{\part t} + \operatorname{div}\,\operatorname{rot}\,\mathbf{M}</math>, tedy díky nulovosti divergence rotace a s uvážením třetí [[Maxwellovy rovnice]] pro elektrickou indukci:
Ampérův zákon celkového proudu lze pak také přepsat:
: <math> \frac{1}{\mu_0}\operatorname{rot}\,\mathbf{B}= \mathbf{j}_{\mathrm{vol}} + \frac{\part \mathbf{D}}{\part t} + \operatorname{rot}\,\mathbf{M}</math>, tedy
: <math> \operatorname{rot}\,\left(\frac{1}{\mu_0}\mathbf{B}\right) - \operatorname{rot}\,\mathbf{M}= \mathbf{j}_{\mathrm{vol}} + \frac{\part \mathbf{D}}{\part t}</math>, tedy
: <math> \operatorname{rot}\,\mathbf{H}= \mathbf{j}_{\mathrm{vol}} + \frac{\part \mathbf{D}}{\part t}</math>, což je první [[Maxwellovy rovnice|Maxwellova rovnice]].
 
275 158

editací