1) Взаємодія зарядів: однойменно заряджені тіла відштовхуються, різнойменно - притягуються один до одногоНайпростіше і повсякденне явище, в якому виявляється факт існування в природі електричних зарядів, - це електризація тіл при зіткненні [4]. Здатність електричних зарядів як до взаємного тяжіння, так і до взаємного відштовхуванню пояснюється припущенням про існування двох різних видів зарядів. Один вид електричного заряду називають позитивним, а інший - негативним. Різнойменно заряджені тіла притягуються, а однойменно заряджені - відштовхуються один від одного.

Закон Кулона — один з основних законів електростатики, який визначає величину та напрямок сили взаємодії між двома нерухомими[1] точковими зарядами.

F = k (q1 * q2) / r2

2) Електричне поле — одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що мають електричний заряд, а також у вільному вигляді при зміні магнітного поля (наприклад, в електромагнітних хвилях). Електричне поле створюється зарядженими тілами, зокрема зарядженими елементарними частинками. Таке поле є потенціальним. Його напруженість визначається законом Кулона. Силові лінії потенціального електричного поля починаються і закінчуються на зарядах або виходять на нескінченність.Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля E й вектор електричної індукції D .

Напру́женість електри́чного по́ля — це векторна фізична величина, яка дорівнює силі, яка діє у даній точці простору у даний момент часу на пробний одиничний електричний заряд у електричному полі.

E = F/q

В системі СІ вимірюється у В/м, на практиці здебільшого у В/см.

3) -

4)- Работа перемещения заряда. На положительный точечный заряд q в электрическом поле с напряжённостью E действует сила

F = q E. При перемещении заряда на отрезке dl силами поля совершается работа

dA = F dl = q E dl cos (E, dl).

При перемещении заряда q силами электрического поля на произвольном конечном отрезке из точки 1 в точку 2 эта работа равна

Рассмотрим перемещение точечного заряда q в поле точечного заряда Q, напряженность поля которого

5) Електростати́чна інду́кція — явище перерозподілу електричного заряду в тілах під впливом інших зарядів.Електростатична індукція виникає, коли до тіла піднести інше заряджене тіло. Якщо в такому тілі існують вільні заряди, то вони перетікають з однієї частини тіла в іншу. Наприклад, при піднесенні додатньо зарядженого тіла до нейтрального тіла, від'ємно заряджені вільні електрони в нейтральному тілі перетечуть в частину тіла, розташовану ближче до додатнього заряду, залишаючи далеку частину додатньо зарядженою. Таким чином утворюється наведений заряд.

Електростатичний захист – чутливі до електричного поля прилади для виключення впливу поля вміщують в металеві ящики.

6) Поляризáція діелектр́ична — виникнення дипольного електричного моменту у діелектрика, поміщеного у зовнішнє електричне поле; явище зміщення електричних зарядів діелектрика під впливом зовнішнього електричного поля зумовлює виникнення внутрішнього електричного поля з протилежним напрямком, наслідком чого є зменшення прикладеного поля.

На відміну від провідника електричне поле проникає в діелектрик. Ця відмінність зумовлена тим, що в діелектрику нема вільних електричних зарядів, всі внутрішні заряди зв'язані, а тому під впливом поля можуть зміщуватися тільки на невелику віддаль. У результаті цих зміщень виникає електричне поле, що протидіє зовнішньому електричному полю. Відповідно на границях діелекрика виникають поверхневі заряди.

7) Є́мність — здатність тіла накопичувати електричний заряд.

Ємність визначається, як відношення заряду тіла Q до його потенціалу V.

С = Q/V Фарад

Ємність провідника залежить від його форми. Чим більша поверхня провідника, тим вища ємність. Це пояснюється тим, що на більшій поверхні віддаль між електричними зарядами зростає.

8)Конденсатори з’єднують у батареї паралельно або послідовно.

1. Паралельне з’єднання :

рисунок)

Напруги на всіх конденсаторах однакові:

U1=U2=…=Un

q = q 1+ q2 + … + qn

Тоді Спар = С1+С2+…+Сn

2. Послідовне з’єднання (Рис. 32):

рисунок

Заряди усіх коденсаторів при послідовному їх з’єднанні однакові.

9) Сегнетоеле́ктрики або фероеле́ктрики — речовина, яка має спонтанний дипольний електричний момент в одній із кристалічних фаз, що існує в певному діапазоні температур.Прикладом сегнетоелектрика є сегнетова сіль, від назви якої походить назва класу речовин, а також титанат барію.

П'єзоелектри́чні матеріа́ли (п'єзоелектрики) — це речовини що змінюють свої розміри при подачі до них електричного поля, і навпаки при стисненні яких на певних точках їхніх поверхонь виникає електричне поле. Широко використовуються в сучасній техніці: давачі тиску, п'єзоелектричні детонатори, джерела звуку величезної потужності, мініатюрні генератори високої напруги, конденсатори і ін. Найчастіше сучасна людина зустрічається з ними наприклад в запальничках.

10) опір є характеристикою провідника, а не матеріалу, й залежить від довжини та поперечного перерізу провідника. Тому в фізиці застосовують закон Ома у диференціальному вигляді:

j = σ * E

де j — густина струму, σ — питома провідність матеріалу, E — напруженість електричного поля.

Питома провідність залежить від кількості вільних носіїв заряду в провіднику і від їхньої рухливості.

11) Усі реальні електротехнічні пристрої мають електричний опір R, індуктивність L і ємність С, які є параметрами електричного кола змінного струму. Проте вплив кожного з параметрів на струм у колі різний; тому в деяких випадках з розрахункової схеми вилучають ті, вплив яких незначний.

Отже, схема електричного кола змінного струму характеризується одним із зазначених параметрів R, L, С або комбінацією їх при різних способах з'єднання елементів.

12) -

13) Перше правило Кірхгофа

Перший встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебраїчна сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю.

Перше правило Кірхгофа є наслідком закону збереження заряду. Для неперервно розподілених струмів у просторі воно відповідає рівнянню неперервності.

Друге правило Кірхгофа

Для будь-якого замкнутого контура проводів сума електрорушійних сил дорівнює сумі добутків сил струму на кожній ділянці контура на опір ділянки, враховуючи внутрішній опір джерел струму.

14) В основі класичної електронної теорії лежать такі положення:

1. Вільні електрони в металі поводяться як молекули ідеального газу

2. Рух електронів відбувається за законами класичної механіки Ньютона;

3. Взаємодія електронів один з одним не враховується.

ІІ. Природа носіїв зарядів у металах доведена класичними дослідами.

Три попередньо зважені циліндри Рікке склав відшліфованими торцями так, що алюмінієвий опинився між мідними. Циліндри були ввімкнені в коло постійного струму: через них на протязі року протікав великий електричний струм (струм, який живив міську трамвайну мережу). За цей час через циліндри пройшов струм 3,5 млн. Кл. Повторне зважування циліндрів показало, що їх маси не змінилися.

15) -

16) Надпрові́дність — квантове явище протікання електричного струму у твердому тілі без втрат.Явище надпровідності існує для низки матеріалів, не обов'язково добрих провідників при звичайних температурах. Надпровідність — надзвичайно цікаве й деякою мірою загадкове фізичне явище, практичне застосування якого має принести людству незліченні здобутки. Застосування надпровідності дозволить зменшити втрати під час генерації, передачі, трансформації та використанні електроенергії з приблизно 30-35 % до 1-2 %, що є рівнозначним побудові кількох нових потужних електростанцій в Україні.

17) Згідно з квантовою теорією твердого тіла, у напівпровідниках і діелектриках усі дозволені енергетичні рівні , на яких можуть знаходитися електрони, зайняті. Ці рівні в сукупності складають валентну зону.

Для того щоб «звільнити» електрони і викликати електричний струм, необхідно ззовні надати їм енергію. Завдяки цьому електрони будуть переведені на більш високі енергетичні рівні та складуть зону провідності (зону вільних електронів). У напівпровідниках і діелектриках між валентною зоною і зоною провідності існує проміжна – заборонена зона. Особливість цієї зони – повна відсутність дозволених рівнів. Ширина забороненої зони дорівнює величині енергії, яку необхідно надати електрону, щоб перевести його зі зв’язаного стану у валентній зоні в зону провідності. Ширина забороненої зони в напівпровідниках складає звичайно до 3 еВ, а в діелектриках, як правило, перевищує 3 еВ. Таким чином, у діелектриках і напівпровідниках валентна зона заповнена повністю, а зона провідності вільна від електронів, при цьому ширина забороненої зони в діелектриках більша, ніж у напівпровідниках . Валентна зона металів або не зовсім заповнена, або заповнена, але перекрива-ється зоною провідності .

18) Чисті напівпровідники мають мало електронів у зоні провідності, що робить їх поганими провідниками, але вони надають відносно низьку ширину забороненої зони (0,67 еВ для германію та 1,12 еВ для кремнію), що дозволяє збільшити їх провідність за допомогою зовнішнього стимулу до підвищення рівня енергії електронів. У цьому випадку більш високі енергії електрона звільняються від ковалентного зв’язку між атомами напівпровідника, що дають створення електронно-діркової пари нових носіїв заряду таким чином, збільшуючи провідності напівпровідникового матеріалу.

Домішковими напівпровідникам називаються напівпровідники, що містятьдомішки, валентність яких відрізняється від валентності основних атомів. Вони підрозділяються на електронні й діркові.

19) Конта́ктна різни́ця потенціа́лів — різниця електростатичних потенціалів, яка виникає при контакті двох різних металів. Величина різниці потенціалів, яка виникає внаслідок утворення подвійного шару, визначається із умови вирівнювання хімічного потенціалу електронів:

,

де e — заряд електрона,   — рівень Фермі i-го металу,   — його потенціал.

В результаі різниця потенціалів дорівнює

.

20) Напівпровіднико́вий діо́д — це напівпровідниковий прилад з одним випрямним електричним переходом і двома зовнішніми виводами. Загалом, механізм односторонньої провідності у діодів однаковий, проте для його створення можна використовувати не лише виключно напівпровідники, а й метали.

Напівпровідник-напівпровідник

Якщо сплавити напівпровідники з різними типами провідності (n— та p-провідністю), то на межах їх стику утворюється p-n перехід. Вільні електрони з області напівпровідника з n-провідністю рекомбінують з «дірками» напівпровідника з p-провідністю. Утворюється нейтральний шар, який розділяє дві області з електричними зарядами. Створюється різниця потенціалів. Якщо подати напругу негативним знаком на n-область та позитивним на p-область, то електрони будуть здатні подолати нейтральний бар'єр і через діод потече струм (пряме увімкнення діода). Якщо подати напругу позитивним знаком на n-область, а негативним на p-область, то нейтральний шар розшириться і струм протікати не буде.

Метал-напівпровідник

Якщо методом катодного розпилення, або вакуумного осадження, на очищену зону напівпровідника, нанести метал, то утвориться з'єднання метал-напівпровідник. Робота виходу електронів з металу значно більша, ніж у напівпровідника. Тому утвориться різниця робіт виходу, та різниця потенціальних бар'єрів. Це зумовить перехід електронів із напівпровідника до металу, та відсутность переходу електронів із металу до напівпровідни

21) Транзи́стор (англ. transfer — «переносити» і англ. resistor — «опір»)— напівпровідниковий елемент електронної техніки, який дозволяє керувати струмом, що протікає через нього, за допомогою прикладеної до додаткового електрода напруги.

Транзистори є основними елементами сучасної електроніки. Зазвичай вони застосовуються в підсилювачах і логічних електронних схемах. У мікросхемах в єдиний функціональний блок об'єднані тисячі й мільйони окремих транзисторів.

За будовою та принципом дії транзистори поділяють на два великі класи: біполярні транзистори й польові транзистори. До кожного з цих класів входять численні типи транзисторів, що відрізняються за будовою і характеристиками.

22) Термоелектро́нна емі́сія — явище зумовленого тепловим рухом вильоту електронів за межі речовини.

Термоелектронна емісія суттєва для функціонування вакуумних ламп, в яких електрони випромінюються негативно зарядженим катодом. Для збільшення емісії катод зазвичай підігрівається ниткою розжарення.

При нагріванні металу енергетичний розподіл електронів в зоні провідності змінюється. З'являються електрони з енергією, що перевищує рівень Фермі. Незначна кількість електронів може набути енергію, яка перевищує роботу виходу. Такі електрони можуть вийти за межі металу, в результаті чого виникає емісія електронів. Величина струму термоелектронної емісії залежить від температури катода, роботи виходу та властивостей поверхні 

23) Закони Фарадея(рос. законы Фарадея; англ. Faraday's laws of electrolysis; нім. Faradaysches Gesetze n pl) – основні закони електролізу. Встановлюють взаємозв’язок між кількістю електрики, яка проходить через електропровідний розчин (електроліт), і кількістю речовини, яка виділяється на електродах.

Перший закон: маса m речовини, яка виділилась на електроді під час проходження електричного струму, прямо-пропорційна значенню q електричного заряду, пропущеного через електроліт,

,

де k – електрохімічний еквівалент речовини, m - маса речовини, q - заряд .

Другий закон: електрохімічні еквіваленти елементів прямо-пропорційні їх хімічним еквівалентам.

,

де A - атомна маса речовини,   - заряд її йона, F - число Фарадея. Частка A/ν називається хімічним еквівалентом.

24) Електрохімічні процеси широко застосовуються в різних галузях сучасної техніки, в аналітичній хімії, біохімії і т. д. У хімічній промисловості електролізом одержують хлор і фтор, луги, хлорат і перхлорат, надсірчану кислоту і персульфати, хімічно чисті водень і кисень і т. д. При цьому одні речовини одержують шляхом відновлення на катоді, інші - електроокисненням на аноді. Електроліз в гідрометалургії є однією з стадій переробки металовмісткої сировини, що забезпечує отримання товарних металів. У кольоровій металургії електроліз використовується для добування металів з руд та їх очищення. Електролізом з розплавлених середовищ отримують алюміній, магній, титан, цирконій, уран, берилій та ін Для рафінування (очищення) металу електролізом з нього відливають пластини і поміщають їх як анодів в електролізер.

Електро́ліз – розклад речовин (напр., води, розчинів кислот, лугів, розчинених або розплавлених солей тощо) постійним електричним струмом.

25) При малих зовнішніх електричних полях провідність газів зумовлена зовнішніми джерелами іонізації. Розряд, який виникає в таких умовах, називають несамостійним розрядом.

Розряди, які виникають у сильних електричних полях за рахунок іонізації, що виникає при протіканні струму, називаються самостійними газовими розрядами.

26)-

27) Магні́тне по́ле — складова електромагнітного поля, за допомогою якої здійснюється взаємодія між рухомими електрично зарядженими частинками. Дія магнітного поля на рухомі заряди визначається силою Лоренца.

Сила, що діє на провідник зі струмом у магнітному полі називається силою Ампера. Сили взаємодії провідників зі струмом визначаються законом Ампера.

Нейтральні речовини без електричного струму можуть втягуватися в магнітне поле (парамагнетики) або виштовхуватися з нього (діамагнетики). Виштовхування діамагнетиків з магнітного поля можна використати длялевітації.

Феромагнетики намагнічуються в магнітому полі й зберігають магнітний момент при знятті прикладеного поля.

28) Закон Біо-Савара-Лапласа  — закон, який визначає магнітну індукцію навколо провідника, в якому протікає електричний струм. Початково Жан-Батіст Біо і Фелікс Савар на підставі своїх експериментів сформулювали закон, що визначав напруженість магнітного поля навколо прямолінійного дуже довгого провідника зі струмом. Цей закон називають законом Біо-Савара. П'єр-Симон Лаплас узагальнив результати Біо та Савара, сформулювавши закон, який визначав напруженість магнітного поля в будь-які точці навколо контура зі струмом довільної форми. Хоча історично закон був сформульований для напруженості магнітного поля, в сучасному формулюванні використовується магнітна індукція. За законом Біо-Савара

де   — магнітна індукція в точці М на відстані r від прямолінійного провідника із струмом I (мал. 1); k — коефіцієнт пропорційності, величина і розмірність якого залежать від вибору системи одиниць, r — радіус-вектор.

У СІ

,

де   - магнітна стала.

У гаусовій системі одиниць

,

де   - швидкість світла.

29) Закон повного струму: намагнічуюча сила вздовж контуру дорівнює повному струму, який проходить через поверхню, обмежену цим контуром:

                                         або .                                      

Якщо припустити, що контур сумісний з магнітною лінією, то Н_t=H і

                                            .                                                              

Якщо напруженість поля в усіх точках контуру однакова, то

                                  .                                                      

Тоді закон повного струму буде мати вид: 

                                           .                                                                 

Закон повного струму є основним законом при розрахунку магнітних кіл і дає можливість у деяких випадках легко визначити напруженість поля.

30) Ефе́кт Хо́лла — явище, при якому виникає поперечна різниця потенціалів під час розміщення провідника з постійним струмом у магнітному полі. Відкритий Едвіном Холлом у 1879 році в тонких пластинах золота.

Ефект Холла, у деяких випадках, дозволяє визначити тип носіїв заряду (електронний або дірковий) у металі або напівпровіднику, що робить його придатним для дослідження властивостей напівпровідників. На основі ефекту Холла функціонують сенсори Холла: прилади, що вимірюють напруженість магнітного поля. Сенсори Холла набули поширення у безколекторних, або вентильних, електродвигунах (сервомоторах). Сенсори закріплюються безпосередньо на статорі двигуна та виступають в ролі датчика положення ротора, що реалізує зворотний зв'язок з положення ротора. На основі ефекту Холла працюють деякі види іонних реактивних двигунів.

31) Магнетики. Речовини, які після внесення в магнітне поле самі стають джерелами додаткового поля, називаються магнетиками.Розрізняють три основні групи магнетиків – діамагнетики, парамагнетики і феромагнетики.

Діамагнетики. При включенні зовнішнього магнітного поля виникає явище електромагнітної індукції. Електрорушійна сила індукції змінює рух електронів в атомах і молекулах, з’являються додаткові замкнуті струми і пов’язані з ними додаткові магнітні моменти. За правилом Ленца ці моменти направлені так, що речовина намагнічується супроти зовнішнього поля, виникає діамагнетизм. Діамагнетизм притаманний усім речовинам.

Кількісною характеристикою намагнічування феромагнетика (як і будь-якого магнетика) є вектор намагнічування , який являє собою магнітний момент одиниці об'єму, що виникає у зовнішньому магнітному полі . Він пов’язаний із напруженістю магнітного поля _.

32) МАГНІТНІ КОЛА.В конструкцію багатьох електротехнічних пристроїв (елект­ричних машин, трансформаторів, електричних апаратів, вимірю­вальних приладів та ін.) входять магнітні кола.

Магнітним колом називається частина електротехнічного пристрою, що містить феромагнітні тіла, в яких при наявності намагнічуючої сили виникає магнітний потік і уздовж якої замикаються лінії магнітної індукції. Джере­лами намагнічуючої сили можуть бути котушки із струмами, постійні маг­ніти.

Щодо конструкції магнітні кола виконують нерозгалуженими і розгалуженими; застосування того чи іншого виду кола залежить в основному від призначення електромагнітного пристрою.

33) Електромагні́тна інду́кція — явище створення в просторi вихрового електричного поля змінним магнітним полем.

Явище електромагнітної індукції відкрив у 1831 році Майкл Фарадей. До того було відомо, що електричний струм у провіднику створює магнітне поле. Однак оберненого явища не спостерігалося. Постійне магнітне поле не створює електричного струму. Фарадей встановив, що струм виникає при зміні магнітного поля. Якщо підносити й віддаляти до рамки з провідного матеріалу постійний магніт, то стрілка підключеного до рамки вольтметра відхилятиметься, детектуючи електричний струм. Ще краще це явище проявляється, якщо вставляти (виймати) магнітне осердя в котушку з намотаним провідником.

Фарадей встановив кількісний закон електромагнітної індукції, описавши його рівнянням:

де  — електрорушійна сила (ЕРС), яка виникає в котушці, що перебуває у змінному магнтіному полі, у вольтах N — кількість витків у котушці Φ — магнітний потік у веберах

Якщо в провіднику виникає електрорушійна сила, то відповідно, індукований в ньому струм буде визначатися за законом Ома формулою ,

де R — опір провідника. Такий струм називається індукційним струмом.

34)Закон електромагнітної індукції: ЕРС індукції в замкнутому контурі дорівнює за модулем швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром.

Враховуючи правило Ленца, ЕРС індукції можна знайти як відношення зміни магнітного потоку до часу, взятому зі знаком мінус. Якщо замість контуру взяти котушку, то при обчисленні необхідно враховувати кількість витків. Якщо у послідовно з’єднаних контурах відбувається однакова зміна магнітного потоку, то ЕРС індукції в них дорівнює сумі ЕРС індукції у кожному з контурів. Тому при зміні магнітного потоку в котушці, яка складається з однакових витків дроту, загальна ЕРС індукції більша від ЕРС індукції у контурі. ЕРС позначається літерою Е та вимірюється у вольтах.

35) Індуктивність контуру. Електричний струм, який тече в замкнутому контурі, створює навколо себе магнітне поле, індукція якого, згідно закону Біо-Савара-Лапласа, пропорційна току. Зчеплений з контуром магнітний потік Ф тому прямо пропорційний току I в контурі: магнітний потік зчеплений із замкнутим контуром , де коефіцієнт пропорційності L називається індуктивністю контуру.

Доведено, що індуктивність контуру залежить в загальному випадку тільки від геометричної форми контуру, його розмірів і магнітної проникності середовища, в якій він розташований, і можна провести аналог індуктивності контуру з електричною ємністю відокремленого провідника, яка також залежить тільки від форми провідника, його розмірів і діелектричної проникності середовища. 36) Взаємною індукцією називається явище наведення ЕРС у контурі при зміні струму в іншому контурі. Наведену (індуковану) ЕРС називають ЕРС взаємоіндукції .

Взаємоіндукція - явище магнітного зв'язку електричних контурів, яке проявляється у виникненні електрорушійної сили індукції в одному з них при зміні струму в іншому. Явище В. і. широко використовується в електро- і радіотехніці, зокрема, воно лежить в основі дії трансформатора. Кількісною характеристикою магнітного зв'язку електр. контурів є взаємна індуктивність.