3. Теорема Гауса та її застосування до тіл простої геометричної форми.

П отік вектора напруженості через замкнену поверхню S дорівнює сумі зарядів, які попадають у середньому цієї поверхні , поділену на електричну сталу. За допомогою теореми Гауса іноді легко можна розрахувати напруженість електричного поля заряджених тіл певної геометричної форми (площина, циліндр, сфера).

Поле необмеженої зарядженої площини

П оле необмеженого зарядженого циліндра.

Поле зарядженої сферичної поверхні.

10. Поведінка провідників в електричному полі. Електроємність провідників. Одиниці вимірювання електроємності.

До провідників належать речовини, які мають заряджені частинки, що здатні рухатись впорядковано по всьому об'єму тіла під дією електричного поля, заряди цих частинок називають вільними зарядами. Провідниками є всі метали, кислот, лугів, розплави солей, іонізовані гази. Розглянемо поведінку в електричному полі тільки твердих металевих провідників. У металах носіями вільних зарядів є електрони. Їх називають електронами провідності.

Під час утворення металу з нейтральних атомів внаслідок взаємодії між ними електрони зовнішніх оболонок атомів повністю втрачають зв'язки. У результаті позитивно заряджені іони оточені негативно зарядженим газом, що утворюється колективізованими електронами. Вільні електрони беруть участь у тепловому русі і можуть переміщуватися по шматку металу в будь-якому напрямі.

Під дією поля в ньому виникне впорядкований рух вільних електронів у напрямі, протилежному напряму напруженості Е₀ цього поля. Електрони накопичуватимуться на одному боці провідника й утворять там надлишковий негативний заряд, а їх недостача на іншому боці провідника приведе до утворення там надлишкового позитивного заряду, тобто відбудеться розподіл зарядів. Ці нескомпенсовані різнойменні заряди з'являться на провіднику лише під дією зовнішнього електричного поля, тобто такі заряди є індукованими, наведеними. А в цілому провідник лишається незарядженим. У цьому переконуємося, виймаючи провідник з електричного поля.

Для відокремленого провідника можна записати Q = C. Величину називають електроємністю відокремленого провідника. Для того, щоб провідник мав велику ємність, він повинен мати дуже великі розміри. На практиці, одначе, необхідні пристрої, які при малих розмірах і невеликих відносно навколишніх тіл потенціалах можуть накопичувати значні по величині заряди, другими словами можуть мати велику ємність. Ці пристрої одержали назву конденсаторів

11. Конденсатори. Ємність плаского, сферичного конденсатора.

Конденсáтор— система з двох чи більше електродів (обкладок), які розділені діелектриком, товщина якого менша у порівнянні з розміром обкладок. Така система має взаємну ємність і здатна зберігати електричний заряд.

Основною характеристикою конденсатора є його електрична ємність, яка визначає накопичений заряд. Ємність плоского конденсатора, яка складається з двох паралельних металічних пластин площиною S кожна, які розташовані на відстані d одна від одної, в системі СІ виражена формулою , де ε — відносна діелектрична проникність середовища, яке заповнює простір між пластинами. Ця формула справедлива лише при малих d.

Для отримання великих ємностей конденсатори з`єднують паралельно. Загальна ємність батареї паралельно з`єднаних конденсаторів дорівнює сумі ємностей всіх конденсаторів, які входять у батарею.

При послідовному з`єднанні конденсаторів заряди усіх конденсаторів однакові. Загальна ємність батареї послідовно з`єднаних конденсаторів дорівнює

Але при послідовному з`єднананні зменшується загроза пробою конденсаторів, оскільки на кожний конденсатор надходить лише частина різниці потенціалів джерела напруги.

Сферичний конденсатор складається з двох концентричних сферичних обкладок, простір між кими заповнений діалектриком. Ємність сферичного конденсатора розраховують за формулою: