Типи діелектриків.

1.(N₂, H₂, O₂, CO₂, CH_у, ...) речовини, молекули яких мають симетричну будову; тобто центри «тягарі» (+) і (-) зарядів у відсутність зовнішнього електричного поля збігаються, дипольний момент молекули р=0. молекули таких діелектриків називаються неполярними

2.(N₂O, NH₃, SO₂, CO, ...) речовини, молекули яких мають ассиметрічноє будову. Ці молекули називаються полярними. Вони і у відсутності зовнішнього електричного поля володіють дипольним моментом, але унаслідок теплового руху ці моменти орієнтовані хаотично і їх результуючий момент = 0.

3.(NaCL, KCL, KBr, ...) речовини, молекули яких мають іонну будову. Іонними кристалами є просторові грати з правильним чергуванням іонів різних знаків. У цих кристалах не можна виділити окремі молекули, а розглядати їх можна як систему що всувають одна в іншу іонних підграток.

Види поляризації діелектриків.

1 . Орієнтаційна (дипольна) характерна для діелектриків з полярними молекулами. Унаслідок спільної дії сил електричного поля і теплового руху молекул перемагає орієнтація дипольних моментів у напрямі поля. Ця орієнтація тим сильніше, чим більше Е і нижче температура. При певних Е і t відбувається насичення, коли всі дипольні моменти орієнтовані по полю.

2. Електронна (деформаційна) характерна для діелектриків з неполярними молекулами, полягає у виникненні в атома індукованого дипольного моменту за рахунок деформації електронних орбіт.

p = ql

3.Іонна характерна для діелектриків з іонними кристалічними решітками. Полягає в зсуві підгратки (+) іонів уздовж поля, а (-) – проти поля, приводить до виникнення дипольних моментів.Мірою поляризації діелектрика є поляризована, визначувана дипольним моментом одиниці об'єму діелектрика

P = xε₀E

x - діелектрична сприйнятливість речовини

ε=1+x ε– показує в скільки разів поле ослабляється за рахунок діелектрика.

Дослідами встановлено, що відношення qφ = const

C= електроємність.

Вона залежить від геометричних розмірів і форми провідника, розташування довкола нього інших провідників, діелектричних властивостей середовища і не залежить від матеріалу провідника, агрегатного стану, форми і розмірів порожнини усередині провідника.

- потенціал точкового заряду на растоянії R.

==35==

C=4 - електроємність кулі

За одиницю електроємності в СІ прийнята електроємність такого відокремленого провідника, при зміні заряду якого на 1 Кл потенціал точок його поверхні змінюється на 1В.

[С] = [Ф]

Ємкість в 1 Ф відповідає кулі радіусом ≈ 9*10⁶ км . у вакуумі. Що приблизно в 1400 разів більше радіусу Землі (С_земли ≈ 0,7 мФ). Збільшувати Із за рахунок розмірів провідника не зручно.

Конденсатором називають систему двох ізольованих провідників, між якими знаходиться діелектрик. Дія конденсатора базується на залежності потенціалу поля зарядженого провідника від сусідства інших тіл. На поверхнях тіл знаходяться індуковані заряди обох знаків. Додаткові поля Е індустрірованних і поляризованих зарядів завжди направлені протилежно первинному полю. Поле даного провідника ослабляється, потенціал падає. Зближуючи обкладання і розміщуючи між ними ізоляційний прошарок з високою діалектрічеськой проникністю можна створювати конденсатори великої ємкості.

Досліди показують, що відношення абсолютної величини заряду до різниці потенціалів обкладань є величина постійна. Її називають електроємністю конденсатора.

=

Залежно від форми обкладань конденсатори бувають:

1 . Плоскі

𝑪= 𝑪=

2.Циліндрічні

𝑪=

якщо зазор малий, то ≈ можна користуватися формулою для плоского конденсатора.

3 .Сферичні

𝑪=

==36==

Електричним струмом називається впорядкований рух електричних зарядів. Струм провідності зумовлений переміщенням електрично заряджених частинок у певному напрямку в середині нерухомого провідника в залежності від виду часток провідність може бути:

електронній (у Ме);

іонної (в електролітах і газах);

змішаної (в газах).

Ток має властивості теплової, магнітної та хімічної дії.

Конвекційний струм утворюється рухомими наелектризованими макроскопічними частками або тілами. Для виникнення та існування електричного струму необхідна наявність вільних зарядів та наявність електронного поля, енергія якого, витрачаючи на впорядкований рух, будь-яким чином восполнялось.

Характеристики електричного струму:

= -сила струму(постійного)

=

Сила струму -це скалярна величина, що чисельно дорівнює сумарному заряду, переносимість через поперечний переріз провідника за одиницю часу.

Щільність струму j-визначається силою струму, що проходить через одиницю площі поперечного перерізу провідника, перпендикулярного напряму струму

=

Якщо<υ> - середня швидкість впорядкованого руху;

n - концентрація носіїв заряду;

е - елементарний заряд.

За час t через поперечний переріз S проходить заряд

q = ne<v>St = ne<v>S j = ne<v>

==37==

Закон Ома для ділянки ланцюга свідчить: сила струму в  ділянці ланцюга (мал.1) прямо пропорційна напрузі, прикладеній до ділянки, і обернено пропорційна електричному опору цієї ділянки ланцюга

закон Ома для ділянки ланцюга.

==38==

Опір провідника обумовлене витратами енергії джерел на роботу проти сил взаємодії заряджених часток з навколишнім середовищем.У твердих тілах - проти сил взаємодії рухомих електронів з іонами кристалічної решітки в рідинах і газах - проти сил внутрішнього тертя з рухомими угрупованнями іонів з нейтральними молекулами.

За опору тіла поділяються на:

1. провідники;

2. ізолятори;

3. напівпровідники.

Опір провідника залежить від: роду матеріалів, розмірів, домішок, деформації, температури.

R= питомий опір

в техніці ρ вимірюють у

ρ залежить від концентрації в провіднику вільних електронів і середнього часу їх вільного пробігу, тобто від відстані між іонами кристалічної решітки.

Питомий опір деяких сплавів (констатан, манганін) практично не залежить від температури, що особливо важливо для деяких вимірювальних приладів. Камерлінг - Онесс в 1911р. для ртуті виявили, що при температурі близькій до абсолютного нуля, R різко зменшується до 0.

Величина цієї температури

T де А – атомна маса.

Явища надпровідності використовують для отримання сильних магнітних полів. Для цього дріт обмоток електромагніту виготовляють з надпровідних сплавів. У звичайних мідних обмотках при сильних токах виділяється величезна кількість теплоти і потужність струму розсіюється. На основі явища надпровідності створюють комірки пам'яті ЕОМ. Ідея таких осередків, виготовлених з надпровідних плівок, полягає в тому, що струм, наведений в надпровідний кільці, зберігається без загасання дуже довго.Створення надпровідних матеріалів при кімнатній температурі дозволило б передавати електроенергію без втрат на будь-які відстані.

==39==

Сторонні сили, переміщаючи електричні заряди, здійснюють роботу.

Електрорушійної силою ε називається характеристика джерела струму, яка чисельно дорівнює роботі, яку здійснюють сторонніми силами при переміщенні одиничного (+) заряду.

Напругою U на ділянці ланцюга називається фізична величина, яка визначається роботою, яку здійснюють сумарним полем електростатичних (кулонівських) і сторонніх сил при переміщенні одиничного (+) заряду на даній ділянці ланцюга.

U12 = φ1 - φ 2 + ε 12

Ділянка ланцюга називається однорідним, якщо на ньому немає е.р.с. (не діють сторонні сили). В іншому випадку ділянка вважають неоднорідним.

- Закон Ома для повного ланцюга

Якщо ланцюг розімкнути( = 0 ), то ε₁₂ = φ₁ - φ₂

Отже, щоб знайти е.д.с. джерела струму, треба виміряти різницю потенціалів на його клемах при розімкнутого зовнішньої ланцюга.