50.Метод суперпозиції, та його застосування для розрахунку електричних полів
– радіус вектор спрямований від заряду до точки в якій ми визначаємо напрям заряду.
Візьмемо точковий заряд навколо нього проведемо сферичну поверхню через цю поверхню проходить деяка кількість силових ліній.
dN – повна кількість ліній.; dSn – поверхня (S); n = N/4r2; Бачимо, що густина ліній залежить 1/r2.
Если в данной точке пространства различные электрически заряженные частицы 1, 2, 3... и т.д. создают электрические поля с напряженностью Е1, Е2, Е3 ... и т.д., то результирующая напряженность в данной точке поля равна геометрической сумме напряженностей. Силовые линии эл. поля - непрерывные линии, касательными к которым являются векторы напряженности эл.поля в этих точках. Однородное эл.поле - напряженность поля одинакова во всех точках этого поля. Свойства силовых линий: не замкнуты (идут от + заряда к _ ), непрерывны, не пересекаются, их густота говорит о напряженности поля (чем гуще линии, тем больше напряженность).
Графически надо уметь показать эл.поля: точечного заряда, двух точечных зарядов, обкладок конденсатора ( в учебнике есть).
Есть заряженный проводящий шар радиусом R.
- заряд равномерно рапределен лишь по поверхности шара!
Напряженность эл. поля снаружи:
Напряженность внутри шара: Е = 0
52.Потенціал. Потенціальна енергія взаємодії системи зарядів
В електричному полі заряд має потенціальну енергію Wp . Відношення потенціальної енергії заряду до величини заряду є енергетичною характеристикою поля в даній точці і називається потенціалом:
Потенціал чисельно дорівнює потенціальній енергії одиничного позитивного заряду у даній точці поля.
Потенціальна енергія взаємодії двох точкових зарядів
Тоді потенціал точкового заря ду:
Для системи зарядів потенціал дорівнює:
тобто, потенціал електричного поля системи зарядів дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів полів, які утворюються кожним зарядом окремо.
53 Електричне поле в діелектриках
Діелектриками (абоізоляторами) називають речовини, які практично не проводять електричний струм.В таких речовинах відсутні вільні електричні заряди. Однак, це зовсім не означає, що зовнішнє електричне поле не діє на діелектрики. За результатами дії електричного поля на діелектрики останні можна поділити натри групи:
а) полярні діелектрикиH2O, NH3, BaTiO3, …
б) неполярні діелектрикиH2, N2, CO2, CH4,…
в) іонні кристалиNaCl, KCl,…
59 Поле на межі двох діелектриків
В общем случае, когда линии поля не перпендикулярны к границе раздела это отношение остается справедливым лишь для нормальных составляющих вектора электрического смещения:
На границе двух диэлектриков с различными диэлектрическими проницаемостями ε1 , и ε2 при наличии внешнего поля возникают поляризационные заряды разного знака с различными поверхностными плотностями зарядов +σ1´ и – σ2´ рис.14.7
Дополнительное поле, создаваемое этими зарядами, перпендикулярно поверхности, поэтому нормальные составляющие полей , и в обеих средах у границы раздела различны, а касательный составляющие одинаковы, т.е. (14.11)
Векторы электростатического смещения в обеих средах соответственно равны и (14.12)
и
Аналогично рассмотренному выше случаю границы диэлектрик - вакуум нормальная составляющая вектора на границе двух диэлектриков а отсюда следует, что
Из этого выражения следует, что в случае и линии вектора при переходе через границу раздела преломляются, отклоняясь от перпендикуляра к границе раздела. Из (14.11) и (14.12) следует, что
При и
При переходе через границу раздела из диэлектрика с меньшим значением ε в диэлектрик с большим значением ε , нормальная составляющая вектора остается неизменной, а касательная увеличивается, так что линии вектора преломляются под таким же углом как и линии напряженности поля (рис. 14.8).
Таким образом, при переходе через границу раздела двух диэлектриков изменяется не только вектор напряженности электрического поля , но и вектор . Однако поток вектора через произвольную площадку ∆S на границе раздела, равный по определению с обеих сторон поверхности на основании остается неизменным. Следовательно, число линий вектора электрического смещения, переходящих через границу, не меняется. Поэтому теорема Гаусса остается справедливой для вектора в самом общем случае при наличии в поле диэлектриков любой формы и размеров.
54.Енергія електростатичного поля.
Енергія електростатичного поля - це енергія системи нерухомих точкових зарядів, енергія відокремленого зарядженого провідника і енергія зарядженого конденсатора.
Якщо є система двох заряджених провідників (конденсатор), то повна енергія системи дорівнює сумі власних потенціальних енергій провідників і енергії їх взаємодії:
Енергія електростатичного поля системи точкових зарядів дорівнює:
55. Провідник в електростатичному полі. Ємність.
Ємність- це є величина, що характеризує здатність провідника накопичувати електричний заряд, який чисельно рівний відношенню заряду провідника до його потенціалу:
Кулон / Вольт = Фарад
Пристрої з двох ізольованих один від одного провідників, які мають однакові за значенням, але протилежні за знаком заряди, називають конденсаторами.
Провідники конденсатора маючи однакові за значенням але протилежні за знаком заряди, мають різні потенціали і . Отже, між ними існує напруга .
Величина, яка характеризує зв’язок між зарядом конденсатора з напругою між обмотками і рівна його відношенню називається ємністю конденсатора:
56.57. Ємність плоского, циліндричного, сферичного конденсаторів. З'єднання конденсаторів
Існують конденсатори з обкладками різної геометричної форми (плоскі, сферичні, циліндричні). Формула ємності плоского конденсатора , де S — площа однієї пластини, d — відстань між пластинами.
Часто використовують не окремі конденсатори, а кілька з’єднаних між собою.
1) Паралельне з’єднання конденсаторів дозволяє одержати великі ємності:
, , .
2) Послідовне з’єднання:
, , .
58.Закони сталого струму
Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц ( свободных электронов или ионов).
При этом через поперечное сечение проводника перносится эл. заряд ( при тепловом движении заряженных частиц суммарный перенесенный эл. зпряд = 0, т.к. положительные и отрицательные заряды компенсируются).
Направление эл. тока - условно принято считать направление движения положительно заряженных частиц ( от + к - ).
Действия эл. тока ( в проводнике):
тепловое действие тока - нагревание проводника ( кроме сверхпроводников);
химическое действие тока - проявляется только у электролитов, На электродах выделяются вещества, входящие в состав электролита;
магнитное действие тока ( основное ) - наблюдается у всех проводников (отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током и силовое действие тока на соседние проводники посредством магнитного поля).
Количественная характеристика эл. тока.
Сила тока - это отношение заряда q, перенесенного через поперечное сечение проводника за интервал времени t к этому интервалу.
Постоянный ток - эл. ток, у которого сила тока со временем не меняется.
Сила тока зависит от заряда частицы, концентрации частиц, скорости направленного движения частиц и площади поперечного сечения проводника.
где S - площадь поперечного сечения проводника, qo - эл. заряд частицы,
n - концентрация частиц, v - скорость упорядоченного движения электронов. Единица измерения силы тока:
Условия, необходимые для существования электрического тока:
- наличие свободных электрически заряженных частиц;
- наличие внутри проводника эл.поля действующего с силой на заряженные частицы для их упорядоченного движения ( свободные электроны по инерции , без действия силы, перемещаться не могут из-за тормозящего воздействия на них кристаллической решетки).
Если в проводнике существует эл. поле, то между концами проводника есть разность потенциалов.
Если разность потенциалов постоянна во времени , в проводнике течет постоянный ток.
59. Електрорушійна сила. Її вимірювання
Електроруші́йна си́ла — кількісна міра роботи сторонніх сил із переміщення заряду, характеристика джерела струму.
Позначається здебільшого літерою
