Вопрос 29 Энергия электростатического поля

энергия взаимодействия системы неподвижных точечных зарядов равна

W =

где  — потенциал, создаваемый в той точке, где находится заряд Q , всеми зарядами, кроме i-го.

Энергия заряженного уединенного проводника. Емкость и потенциал, которого соответственно равны Q, C, φ, чтобы  увеличить заряд Q проводника на dQ,, необходимо перевести заряд dQ из бесконечности на уединенный проводник, затратив на это работу, равную

dA = d Q  = C d .

Чтобы зарядить тело от нулевого потенциала до , необходимо совершить работу

А =

(3.61)

Энергия заряженного проводника равна той работе, которую необходимо совер­шить, чтобы зарядить этот проводник:

W = C 2/2 = Q /2 = Q2/(2C)

Энергия заряженного конденсатора. W = x

Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема)

= W/V = /2 = ED/2

Вопрос 30 Постоянный электрический ток

Электрическим током называется любое упорядоченное движение электрических зарядов.

Для возникновения и существования электрического тока необходимо:

1) наличие свободных носителей тока, т.е. заряженных частиц, способных переме­щаться упорядоченно,

2) наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I — скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени:

I = .

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Для постоянного тока

I = Q/t,

где Q — электрический заряд, проходящий за время t через поперечное сечение проводника. Единица силы тока — ампер (А).

Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока: j = . Плотность тока — вектор, его направление совпадает с направлением упорядоченного движения положительных зарядов. Единица плотности тока — ампер на метр в квадрате (А/м ).

Вопрос 31 Закон Ома для однородного участка цепи

Если на данном участке цепи источник тока отсутствует ( = 0), то закону Ома для однородного участка цепи I = ( )/R = U/R

при отсутствии сторонних сил напряжение на концах участка равно разности потенциалов

R — электрическое сопротивление проводника. Единица сопротивления —  (Ом). Сопротивление проводников зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник изготовлен. Для однородного линейного проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:

R=

(3.75)

где  — коэффициент пропорциональности, характеризующий материал проводника и называемый удельным электрическим сопротивлением.

j = E.

(3.78)

Выражение (3.78) — закон Ома в дифференциальной форме, связывающий плотность тока в любой точке внутри проводника с напряженностью электрического поля в этой же точке. Это соотношение справедливо и для переменных полей.

Величина, обратная удельному сопротивлению,

называется удельной электрической проводимостью вещества проводника. Ее единица — сименс на метр (См/м).

I =

(3.89)

Выражение представляет собой закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме, который является обобщенным законом Ома.