18. Электрическое поле в диэлектриках.

Диэлектрическая проницаемость

ДИЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ ПРОНИЦА́ЕМОСТЬ, безразмерная величина F_о/F.

Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, количественно характеризуя свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле.

Вектор электрической индукции

величина, характеризующая электрич. поле и равная сумме двух векторов разл. природы: напряжённости электрического поля Е — гл. хар-ки поля и поляризации среды Р, к-рая определяет электрич. состояние в-ва в этом поле. В Гаусса системе единиц

D=E+4πP,

в СИ

D=e0E+P,

где e0 — размерная константа, наз. электрической постоянной или диэлектрич. проницаемостью вакуума.

19. Конденсатор

Электрический конденсатор - электронный компонент, предназначенный для накопления электрических зарядов. Характеризуется электрической емкостью (обозначается латинской буквой "С") (далее - емкость) и предельно допустимым напряжением. Указанные характеристики отражаются в маркировке Э.к.

Э.к. представляет собой два изолированных друг от друга близко расположенных плоских проводника (т.н."обкладки"). Для увеличения электрической емкости каждая из обкладок конструктивно может собираться из нескольких пластин, расположенных между пластинами другой обкладки. В других конструкциях обкладки в виде лент из металлической фольги с изолятором между ними могут быть свернуты в рулон. Условное обобщенное изображение Э.к., а также электрической емкости на схемах показано на рисунке.

В зависимости от назначения и требуемой емкости в Э.к. могут использоваться различные электроизоляционные материалы и вещества.

Энергия электрического поля.

20. Электрический ток — направленное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках – электроны, в электролитах – ионы (катионы и анионы), в полупроводниках – электроны и, так называемые, "дырки" ("электронно-дырочная проводимость").

1А = 1Кл / с.

В общем случае, обозначив ток буквой i, а заряд q, получим:

i = dq / dt.

Сила тока

Силой тока называется физическая величина, показывающая, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 1 с.

По закону Ома сила тока   для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению   к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению   проводника этого участка цепи :

Плотность тока

Плотность тока j — это векторная физическая величина, модуль которой определяется отношением силы тока I в проводнике к площади S поперечного сечения проводника, т.е.

В СИ единицей плотности тока является ампер на квадратный метр (А/м²).

Как следует из формулы (1),  . Направление вектора плотности тока   совпадает с направлением вектора скорости упорядоченного движения   положительно заряженных частиц. Плотность постоянного тока постоянна по всему поперечному сечению проводника.

21. Природа носителей заряда в металлах

Для выяснения природы носителей тока в металлах был поставлен ряд опытов. Опыт Рикке. В 1901 г. Рикке взял три цилиндра два медных и один алюминиевый с тщательно отшлифованными торцами. После взвешивания цилиндры были сложены вместе в последовательности медь - алюминий - медь. Через такой составной проводник непрерывно в течение года пропускался ток одного и того же направления. За все время через цилиндры прошел заряд, равный  . Взвешивание показало, что пропускание тока не оказало на массу цилиндров никакого влияния. При исследовании соприкасавшихся торцов под микроскопом не было обнаружено проникновение одного металла в другой.  Результаты опыта свидетельствовали о том, что перенос заряда в металлах осуществляется не атомами, а какими-то частицами, входящими в состав всех металлов. Чтобы отождествить носители тока в металлах с электронами, нужно было определить знак и числовое значение удельного заряда носителей.

Если в металлах имеются способные перемещаться заряженные частицы, то при торможении металлического проводника эти частицы должны некоторое время продолжать двигаться по инерции, в результате чего в проводнике возникает импульс тока и будет перенесен некоторый заряд.

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление есть характеристика материала, вещества из которого сделан проводник.

Электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально произведению удельного сопротивления материала из которого сделан проводник на его длинну, и обратно пропорционально его сечению.

R₌ ρl/S [ρ]₌Ом·м

Температурная зависимость удельного сопротивления

Удельное сопротивление, а следовательно, и сопротивление металлов, зависит от температуры, увеличиваясь с ее ростом. Температурная зависимость сопротивления проводника объясняется тем, что

1. возрастает интенсивность рассеивания (число столкновений) носителей зарядов при повышении температуры;

2. изменяется их концентрация при нагревании проводника.

Опыт показывает, что при не слишком высоких и не слишком низких температурах зависимости удельного сопротивления и сопротивления проводника от температуры выражаются формулами:

ρt=ρ0(1+αt),

Rt=R0(1+αt),

где ρ₀, ρ_t — удельные сопротивления вещества проводника соответственно при 0 °С и t °C; R₀, R_t — сопротивления проводника при 0 °С и t °С, α — температурный коэффициент сопротивления: измеряемый в СИ в Кельвинах в минус первой степени (К^-1). Для металлических проводников эти формулы применимы начиная с температуры 140 К и выше.