7) Проводники в электростатическом поле. Электрическая емкость уединённого проводника. Конденсаторы. Энергия заряженных проводников и электростатического поля. Заряд и потенциал уединенного проводника связаны между собой линейной зависимостью:
Q=C*φ.
Коэффициент пропорциональности С называют электроемкостью [C] = [Кл]/[В]=[Ф].
Емкость проводника зависит от:
Формы проводника;
Размера проводника;
Свойств окружающей среды.
Если проводник находится в непроводящей среде с диэлектрической проницаемостью ε, то его емкость увеличивается в ε раз: С=εС0, где С0 – емкость в вакууме.
Простейший конденсатор – это пара проводников имеющие между собой разность потенциалов. Индуцированные на проводниках электрические заряды равны по величине и противоположны по знаку.
Q=|Q2|=|Q1|=(φ1-φ2)=CU
U=(φ1-φ2)= , интеграл берется вдоль силовой линии поля между обкладками конденсатора.
 - общая формула для вычисления емкости любого конденсатора.
 – емкость плоского конденсатора;
 – емкость цилиндрического конденсатора;
 – емкость сферического конденсатора;
 – емкость уединенного шара.
Энергия заряженного проводника и заряженного конденсатора и электростатического поля.
Энергия для проводника: W=q*φ/2;
Энергия заряженного конденсатора: Wc=q*U/2 = C*U2/2=q2/2C;
Энергия электростатического поля в конденсаторе: W=C*U2 (т.к. и U=Edr=εε0SE2d2/2d= εε0 E2V/2, где V=Sd
ѡ= WE/V= εε0 E2/2 – плотность энергии электростатического поля ([Дж/м3]
|
8) Электрический ток и его характеристики. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение.
Электрическим током называется любое упорядоченное движение электрических зарядов. В проводнике под действием приложенного электрического поля Е свободные электрические заряды перемещаются: положительные – по полю, отрицательные – против поля, т.е. в проводнике возникает электрический ток, называемый током проводимости. Если же упорядоченное движение электрических зарядов осуществляется перемещением в пространстве заряженного макроскопического тела, то возникает так называемый конвекционный ток.
Количественной мерой электрического тока служит сила тока I:
 (общая формула) (для постоянного тока)
Плотность тока - это векторная величина, определяемая количество заряда, переносимого за единицу времени через единичную площадку перпендикулярно линиям тока.
В общем случае: Для постоянного тока:
 
Напряжение – физическая величина, численно равная отношению работы, совершаемой электрическим полем по перемещению заряда, к модулю этого заряда
Сопротивление – физическая величина, характеризующая взаимодействие движущихся в проводнике электронов и ионов в узлах кристаллической решётки
 
Силы неэлектростатического происхождения,действующие на заряды со стороны источников тока, называются сторонними. Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов. Физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (э. д. с.)
ξ=A/Q0
Сторонняя сила Fст, действующая на заряд Q0, может быть выражена как
fст= EстQ0,
Где Ест — напряженность поля сторонних сил.
Работа же сторонних сил по перемещению заряда Q0 на замкнутом участке цепи равна
Разделив на Q0, получим выражение для э.д.с., действующей в цепи:
Работа, совершаемая результирующей силой над зарядом Q0 на участке 1—2,равна
Для замкнутой цепи работа электростатических сил равна нулю, поэтому в данном случае A12=Q0ξ12.
|
9) Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников.
Сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику, пропорциональна напряжению на концах проводника – формулировка закона Ома.
Электрическая проводимость – это величина, равная 1/R (См) ((Сименс)
Для однородного линейного проводника
 ( - удельное электрическое сопротивление(Ом*м),  - площадь поперечного сечения)
Удельная электрическая проводимость (См/м)
Закон Ома в дифференциальной форме, связывающий плотность тока в любой точке внутри проводника с напряжённостью электрического поля в этой точке. Справедливо и для переменных полей
Для многих веществ зависимость сопротивления от температуры в широком интервале температур вблизи Т≈300К определяется эмпирической зависимостью от температуры их удельного сопротивления:
 ,где α – температурный коэффициент сопротивления;  - значение  при  .
Для металлов  , поэтому сопротивление металлов в указанной области температур пропорционально температуре
|
Скачать 0.91 Mb.