Что такое плотность тока

Плотность тока — это физическая величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника, через которое он проходит. Что такое плотность тока, задаёт формула $j = \frac{I}{S}$, где $I$ — сила тока в амперах, а $S$ — площадь сечения в квадратных метрах. Измеряется плотность тока в амперах на квадратный метр и показывает, насколько плотно расположены движущиеся заряды в проводнике. Чем меньше сечение при той же силе тока, тем выше плотность тока и сильнее нагрев проводника.

Разбор по случаям

Примеры

Расчёт плотности тока по силе тока и сечению. По проводу сечением $S = 2\text{ мм}^2$ течёт ток силой $I = 4\text{ А}$.

Переведём сечение в квадратные метры: $S = 2 \cdot 10^{-6}\text{ м}^2$.

Плотность тока равна $j = \frac{4}{2 \cdot 10^{-6}} = 2 \cdot 10^{6}\text{ А/м}^2$.

Такое значение показывает, что заряды в тонком проводе движутся довольно плотно.

Сравнение плотности тока в проводах разного сечения. При одинаковой силе тока $I = 6\text{ А}$ в проводе сечением $S_1 = 1\text{ мм}^2$ плотность тока в три раза больше, чем в проводе сечением $S_2 = 3\text{ мм}^2$, потому что плотность обратно пропорциональна площади сечения. Поэтому тонкие провода нагреваются сильнее при равной силе тока, и для мощных приборов выбирают провод потолще, чтобы снизить плотность тока и нагрев.

Частые ошибки

• Путают плотность тока с силой тока, забывая разделить силу тока на площадь сечения проводника.
• Подставляют сечение в квадратных миллиметрах без перевода в квадратные метры, отчего ответ ошибается в миллион раз.
• Считают плотность тока одинаковой во всех проводниках цепи независимо от их сечения, хотя сила тока в них общая.

Коротко

Что такое плотность тока, определяет отношение силы тока к площади сечения проводника, через которое он течёт. Эта величина помогает выбрать сечение провода так, чтобы он не перегревался при заданной силе тока.