79.Енергія плоского конденсатора
Заряджений
конденсатор має енергію. Отримаємо
вираз для цієї енергії, розглядаючи
плоский конденсатор. Нехай одна з
пластин зарядженого конденсатора
переміщується до іншої під дією
кулонівських сил до повного зіткнення.
При зіткненні заряд стає рівним нулю,
конденсатор зникає, а це означає, що
стає рівною нулю і енергія конденсатора.
Отже, робота діяла на пластину електричної
сили дорівнює енергії, спочатку запасеної
в конденсаторі. Знайдемо цю роботу.
Сила, що діє на рухому пластину, дорівнює
добутку її заряду на напруженість поля,
створеного іншою пластиною. Напруженість
однорідного електричного поля,
створюваного пластиною конденсатора,
дорівнює Е = 2pks, де s - поверхнева щільність
заряду на пластині
.
І, отже, шукана робота дорівнює.
Таким
чином, вираз для енергії конденсатора
має вигляд:
.
Оскільки
заряд конденсатора і напруга на
ньому пов'язаний
співвідношенням
,
то для енергії зарядженого конденсатора
можна записати й інші вирази:
.
Енергію
зарядженого конденсатора можна виразити
і через напруженість поля всередині
конденсатора. Так як напруга між
обкладками конденсатора
,
а ємність конденсатора
,
то для енергії конденсатора:
,
де
V - об'єм електричного поля між обкладками
конденсатора. Так як енергія конденсатора
пропорційна його об'єму, то величина
є об'ємною густиною енергії електричного поля.
Обчислимо,
для прикладу, енергію, яку можна
запасти в заповненому маслом
конденсаторі, що має ємність в 1 мікрофарад
і розрахованому на напругу в 2000 В.
Вона дорівнює:
.
Ця
енергія не здається дуже великою. Маса
такого конденсатора порядку 0,5 кг. Якщо
його підняти в повітрі всього на 0,4 м,
то його потенційна енергія в полі
тяжіння збільшиться на 2 Дж. У підходящої
електричного кола запасені в конденсаторі
електричну енергію можна витягти
протягом 1 мікросекунди. Такий розряд
конденсатора забезпечить миттєву
потужність
.
Постійний електричний струм. Середня швидкість спрямованого руху електронів.
Пості́йний струм — електричний струм, незмінний в часі.
Для незмінного струму є перш за все значення напруги (вимірюється у вольтах), а не значення струму (вимірюється в Амперах), хоча значення струму також може бути незмінним. Тому термін постійний струм слід розуміти як постійну напругу.
термін постійний струм (так само, як і змінний струм) підкреслює «силовий» характер даного сигналу, тобто це електричний сигнал, що передає потужність, призначений для живлення електричних пристроїв. Нерідко цим терміном називають також електричний струм, який з часом може і змінюється за величиною, але не змінюється за напрямом. Останнє обумовлюється можливістю розкладу одержуваного сигналу в ряд Фур'є, у якого постійна складова буде не нульова.
Постійний струм широко використовується в техніці: переважна більшість електронних схем як живлення використовує постійний струм. Змінний струм використовується переважно для зручнішої передачі від генератора до споживача.
При появі зовнішнього електричного поля, напруженістю Е електрони починають прискорене рух під дією сили Fk зі швидкістю U спрямованого руху, тобто виникає електричний струм.
Fk = eE,
де е - заряд електрона. Середня швидкість U залежить від середньої довжини вільного пробігу, яка фактично і визначає опір провідника. Втрати на випромінювання прискореного електрона (променеве тертя) при цьому не враховуються. Теорія вказує температурну залежність опору. Обнуляється тільки швидкість U, а швидкість теплового руху V при цьому не змінюється.