СИЛА ТОКА

         Все мы воспринимаем силу тока (I, A) как количество электрического заряда (q, Кл), прошедшего через поперечное сечение проводника в единицу времени (τ, с):

         I = q/τ, Кл/с или А (Ампер).

         Причем, согласно первому правилу Кирхгофа, сила тока в неразветвленной цепи должна быть одинаковой на всех ее участках. Значит, электрические заряды должны быть равномерно распределены по всей длине проводника.
          Исходя из этого, можно предположить два варианта движения электрических зарядов в проводнике:
       Первый вариант – в движении участвуют все имеющиеся в проводнике свободные заряды, а сила тока прямопропорциональна скорости их движения. Больше скорость – больше и сила тока. Однако, нам известно, что реальный дрейф электрических зарядов в проводнике не превышает нескольких сантиметров в секунду.
         Вывод: сила тока от скорости дрейфа электрических зарядов практически не зависит.
         Второй вариант – сила тока зависит от количества свободных зарядов, принимающих участие в дрейфе. Следовательно, при малом токе принимают участие в дрейфе не все имеющиеся в проводнике свободные заряды. Тогда возникает вопрос, почему одни заряды принимают участие в дрейфе, а другие нет? Чем первые отличаются от вторых?
         И какой все же путь преодолевает электрический заряд, проходя через поперечное сечение проводника, если сила тока минимальна или, наоборот, максимальна?

         Ответы на эти вопросы можно получить, если надуманный процесс линейного движения зарядов заменить на обычный колебательный процесс. Тогда сила тока будет равна произведению количества электрического заряда на частоту его колебаний или (что совершенно одинаково) – отношению количества электрического заряда на период его колебаний.
         Математически это определение соответствует общепринятому, но физический смысл уже совершенно иной. Теперь сила тока зависит не только от количества электрического заряда, но и от частоты (или периода) его колебаний. То есть, – от длины волны, которая и определяет искомый «путь» электрического заряда при его «прохождении» через поперечное сечение проводника.
         Остается выяснить, куда направлен электрический ток. Если это движение электронов, то есть частиц, заряженных отрицательно, то по логике электроны должны течь оттуда, где их много (избыток), туда, где их мало (недостаток). Но, где избыток электронов, там «минус», а где их недостаток, – «плюс». Однако мы считаем, что электрический ток направлен, наоборот, от «плюса» к «минусу».
         Разобраться в этом нам поможет энергия электрического поля (W, Дж). Если эту энергию отнести к единице электрического заряда (к одному Кулону), то получим электрический потенциал (U, В), который мы обычно называем напряжением:

         U = W/q, Дж/Кл или В (Вольт).

         Электрический потенциал – величина скалярная, но его градиент является векторной величиной и называется напряженностью электрического поля:

         E = – grad U Дж/(Кл*м) или В/м.

         Направление вектора напряженности электрического поля и указывает нам направление электрического тока.
       Теперь можно утверждать, что частота колебаний электрического заряда прямопропорциональна напряженности электрического поля и обратнопропорциональна электрическому сопротивлению токопроводящей среды.

Пивоваров Валерий Иванович
Кишинев, 2001 год.