Learning Objective 11.1.A: Describe the movement of electric charges through a medium.
- 11.1.A.1 Current is the rate at which charge passes through a cross-sectional area of a wire.
- Equation: $I = \dfrac{dq}{dt}$
- 11.1.A.1.i Current within a conductor consists of charge carriers traveling through the conductor with an average drift velocity.
- Equation: $I = nqv_d A$
- 11.1.A.1.ii Electric charge moves in a circuit in response to an electric potential difference, sometimes referred to as electromotive force, or $\mathrm{emf}$ ($\mathcal{E}$).
- 11.1.A.1.iii If the current is zero in a section of wire, the net motion of charge carriers in the wire is also zero, although individual charge carriers will not have zero speed.
- 11.1.A.2 Current density is the flow of charge per unit area.
- Equation: $I = \int \vec{J} \cdot d\vec{A}$
- 11.1.A.2.i Current density is related to the motion of the charge carriers within a conductor.
- Equation: $\vec{J} = nq\vec{v}_d$
- 11.1.A.2.ii Current density is a vector quantity.
- 11.1.A.2.iii A potential difference across a conductor creates an electric field within the conductor that is proportional to the resistivity of the conductor and the current density.
- Equation: $\vec{E} = \rho\vec{J}$
- 11.1.A.3 If a function of current density is given, the total current can be determined by integrating the current density over the area.
- Equation: $I_{\text{tot}} = \int \vec{J}(r) \cdot d\vec{A}$
- 11.1.A.4 Although current is a scalar quantity, it does have a direction. Because its direction is relative to the current carrier and not space, current does not obey the laws of vector addition and has no vector components.
- 11.1.A.4.i The direction of conventional current is chosen to be the direction in which positive charge would move.
- 11.1.A.4.ii In common circuits, the current is actually due to the movement of electrons (negative charge carriers).
จุดประสงค์การเรียนรู้ 11.1.A: อธิบายการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าผ่านตัวกลาง
- 11.1.A.1 กระแสไฟฟ้าคืออัตราการไหลของประจุไฟฟ้าที่ผ่านพื้นที่หน้าตัดของสายไฟ
- สมการ: $I = \dfrac{dq}{dt}$
- 11.1.A.1.i กระแสไฟภายในตัวนำประกอบด้วยตัวพาประจุที่เคลื่อนที่ผ่านตัวนำด้วยความเร็วลอยตัวเฉลี่ย (drift velocity)
- สมการ: $I = nqv_d A$
- 11.1.A.1.ii ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในวงจรตามผลต่างศักย์ไฟฟ้า บางครั้งเรียกว่า แรงดันไฟฟ้า หรือ $\mathrm{emf}$ ($\mathcal{E}$)
- 11.1.A.1.iii หากกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ในส่วนใดส่วนของลวด การเคลื่อนที่สุทธิของตัวพาประจุในลวดก็เป็นศูนย์เช่นกัน although ตัวพาประจุแต่ละตัวจะมีскорไม่เท่ากับศูนย์
- 11.1.A.2 ความหนาแน่นของกระแสคืออัตราการไหลของประจุต่อหน่วยพื้นที่
- สมการ: $I = \int \vec{J} \cdot d\vec{A}$
- 11.1.A.2.i ความหนาแน่นกระแสสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของพาหะประจุภายในตัวนำ
- สมการ: $\vec{J} = nq\vec{v}_d$
- 11.1.A.2.ii ความหนาแน่นกระแสเป็นปริมาณเวกเตอร์
- 11.1.A.2.iii ความต่างศักย์ระหว่างปลายตัวนำจะสร้างสนามไฟฟ้าภายในตัวนำซึ่งแปรผันตรงกับค่าความต้านทานจำเพาะของความต้านทานและความหนาแน่นกระแส
- สมการ: $\vec{E} = \rho\vec{J}$
- 11.1.A.3 หากกำหนดฟังก์ชันของความหนาแน่นกระแสไว้ สามารถหากระแสรวมได้โดยการอินทิเกรตความหนาแน่นกระแสบนพื้นที่
- สมการ: $I_{\text{tot}} = \int \vec{J}(r) \cdot d\vec{A}$
- 11.1.A.4 แม้กระแสจะเป็นปริมาณสเกลาร์ แต่ก็มีทิศทาง เนื่องจากทิศทางขึ้นอยู่กับตัวพากระแสไม่ใช่ตำแหน่งในอวกาศ กระแสจึงไม่ปฏิบัติตามกฎการบวกเวกเตอร์และไม่มีส่วนประกอบของเวกเตอร์
- 11.1.A.4.i ทิศทางของกระแสแบบดั้งเดิมถูกกำหนดให้เป็นทิศทางที่ประจุบวกจะเคลื่อนที่
- 11.1.A.4.ii ในวงจรทั่วไป กระแสไฟฟ้าเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (พาหะประจุลบ)


