Интенсивность направленного движения заряженных частиц в проводнике характеризует величина электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за 1 с, или сила тока (I).
Сила тока в данный момент времени — скалярная физическая величина, равная пределу отношения величины электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени его прохождения.
Единица силы тока (основная единица СИ) — ампер (1 A): 1 A = 1 Кл/с.
Постоянный электрический ток — ток, сила которого не изменяется с течением времени (I = const).
Источник тока — устройство, разделяющее положительные и отрицательные заряды.
Заряды в нём разделяются под действием сторонних сил различной природы (механической, световой, химической), в зависимости от типа источника, отношение работы которых (Aст) к величине заряда называется электродвижущей силой (ЭДС, ε). ЭДС создаёт разность потенциалов на зажимах источника тока.
Рассмотрим действие источников тока на примере гальванического элемента.
Гальванический элемент представляет собой сосуд с концентрированным раствором серной кислоты (H2SO4), в который погружены два электрода — медный и цинковый. Отрицательные ионы серной кислоты "отрывают" положительные ионы меди и цинка от электродов, за счёт чего они заряжаются отрицательно, но цинковый электрод имеет больший отрицательный заряд, чем медный, так как нормальный электродный потенциал (φ) меди больше (+0,34 В) чем цинка (-0,76 В), вследствие чего медный электрод становится анодом, а цинковый — катодом. Между катодом и анодом создаётся разность потенциалов (Δφ), которая создаёт внешнее электрическое поле, под действием которого электроны начинают упорядоченно двигаться по проводнику от цинкового электрода к медному, вследствие чего их заряды постепенно уравниваются и разность потенциалов пропадает, но под действием химической реакции она снова восполняется, и так происходит до тех пор, пока энергия притяжения между разноимёнными ионами больше, чем энергия связей между ионами в кристаллических решётках электродов.
Нормальные электродные потенциалы — это потенциалы на электродах, отсчитываемые относительно водородного электрода.
Металл | φ, В |
Литий | -3 |
Калий | -2,9 |
Натрий | -2,7 |
Алюминий | -1,7 |
Цинк | -0,76 |
Железо | -0,44 |
Олово | -0,14 |
Свинец | -0,13 |
Медь | +0,34 |
Ртуть | +0,8 |
Серебро | +0,8 |
Платина | +1,2 |
Золото | +1,3 |