Александр А.Шпильман ( alexandrshpilman78@gmail.com )

English

Как течет электрический ток в проводнике?

 

Общеизвестно, но не афишируется, что постоянный электрический ток в проводнике не течет сплошным потоком. Если попытаться показать как это выглядит в поперечном сечении проводника 1, будем иметь множество «струй» 2 тока электрических зарядов в проводнике.

 

Почему так, объяснения не приводятся.

Рассмотрим картинку величины магнитного векторного потенциала A (3) между двумя длинными, параллельными электрическими проводниками 1 и 2 с протекающим по ним электрическим током в одном направлении.

 

 

Величина магнитного векторного потенциала 3 равна:

 

 

A(x) ~ j* (1+ln(a/(a+x)) + ln(b/(b-x)))

(1)

 

где

j  – величина электрического тока в «струе»
(b – a) – расстояние между поверхностями соседних «струй».

 

Формулы из квантовой механики:

 

 

P(x)=P0-SQRT(q*U(x)*m)– q *A(x)

(2)

 

где

P0 – начальный импульс электрона;
U – электрический потенциал;
A – магнитный векторный потенциал;
q  - электрический заряд электрона;
m – масса электрона;
SQRT – квадратный корень.

 

Изменение импульса носителя электрического заряд в «струе» электрического тока:

 

 

p(x) ~ – q*A(x)

(3)

 

Изменение скорости носителя электрического заряд в «струе» электрического тока:

 

 

v(x) ~ – q*A(x)/m

(4)

 

Т.е. скорость электрических зарядов в «струе» уменьшается. Для движущихся в векторном потенциале электрических зарядов проявляется еще электрическое поле:

 

 

E(x) ~ – grad(A(x))

(5)

 

Которое будет стягивать в возникающие «струи» электрического тока свободные электрические заряды в проводнике. Пока это поле не превысит электрическое поле от повышения плотности зарядов в «струе». Но подобное возможно только в сверхпроводниках, но при этом уже начнут проявляться квантовые эффекты. В обычных проводниках ситуация другая. Вспомним закон Ома:

 

 

U = R * I

(6)

 

где

I  – величина электрического тока в проводнике
R – электрическое сопротивление
U – падение напряжения на проводнике.

 

В нашем случае должно соблюдаться условие:

 

 

jp/σ = Ei

(7)

 

где

jp – плотность тока в "струе";
σ – локальная удельная электропроводность проводника электрического тока;
Ei – электрическое поле создаваемое в проводнике источником тока.

 

Стоит учесть, что здесь σ именно локальная удельная электропроводность проводника электрического тока, которая будет больше справочного значения для материала электрического проводника. Поскольку последняя уже является интегральной по полному сечению проводника, с учетом областей с минимальным протеканием электрического тока.

 

Надо полагать что такого рода неустойчивость протекания электрического тока проявится и в сверхпроводниках, и в электролитах.

 

Стоит напомнить, что свободные электрические заряды в металлах, в реальности не являются свободными. См. Токи Фуко . Так что в реальности ситуация более сложная и не корректны часто приводимые в статьях цифры скорости потока электрических зарядов в проводнике.

 

Тематическое содержание

СОДЕРЖАНИЕ