5.Электрическое поле в веществе. Типы диэлектриков. Поляризованнность

Диэлектрики – вещества, которые при обычных условиях не проводят электрический ток, в диэлектриках нет свободных электрических зарядов. Молекулы диэлектриков электрически нейтральны. Диэлектрики делятся на 3 типа: неполярные, полярные, ионные. У неполярных диэлектриков дипольные моменты молекул в отсутствии внешнего электрического поля равны нулю. У поляризованных диэлектриков молекулы обладают постоянным дипольным моментом и без внешнего электрического поля. Ионные диэлектрики – это вещества, молекулы которых имеют ионное строение и представляют собой кристаллы.

Паляризованность – векторная величина, определяющаяся лепольным моментом единицы V вещества. P=∑Pi/dV. Для изотропного диэлектрика паляризованность опр.:P=χε₀E , где χ – диэлектрическая восприимчивость в-ва, характеризует состояние диэлектрика и состояние нескольких единиц. При внесении диэлектрика во внешнее поле он поляризуется. Е^/=Е-Е_о. Поле Е и Е_о связаны след. обр.:Е=Е₀/1+X = Е_о/ε, где ε - способность тела поляризоваться., ε - показ. во сколько раз внешнее поле ослабляется диэлектриком.

Сущ. 3 вида поляризации:

- Электронная поляризация возник. при внесении диэл. во внеш. поле – в следствии чего возникает индуцированный момент атомов – и атом получает дипольный момент.

- Ориентационная – чем выше напряжённость поля – тем выше ориентационная поляризация.

- Ионная – во внеш. поле происх. смещение ионов – в следствии чего возникает поляризация.

6.Диэлекрическая проницаемость среды. Электрическое смещение.

Электрическое смещение: напряженность эл.ст./п. зависит от свойств среды. Вектор Е проходящий через границу диэлектрика претерпевает изменения, следовательно вводится новая величина – электрическое смещение (D). D= ε ε₀E. Т.к. для изотропной среды поляризация P=χεE; χ=1+ε то D=ε₀E+P [ ]

Вектор D описывающий эл.ст./п. создает со свободными зарядами связ. заряд(возникает в диэлектриках) могут вызывать перераспределение.

7.Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

Отношение заряда к потенциалу является для данного проводника постоянной величиной, которая называется электроемкостью проводника: С=

Электроемкость проводника – физическая величина, характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд и показывающая, какой заряд необходимо сообщить проводнику, чтобы потенциал его стал равен единице (C = q, при φ = 1 В). Единица электроемкости – Фарада (Ф). 1Ф – емкость такого проводника, потенциал которого равен 1 В при сообщении ему заряда 1 Кл. Электроемкость проводника зависит от его размеров и формы проводника, от диэлектрической проницаемости окружающей проводник среды, но не зависит от материала проводника.

Конденсатором называется устройство, состоящее из двух близко расположенных разноименно заряженных металлических проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика. В зависимости от формы обкладок различают конденсаторы плоские, цилиндрические, сферические. Основной характеристикой конденсатора является электроемкость: С= где q – заряд на обкладках конденсатора; U = φ1 – φ2 – разность потенциалов между обкладками.

Конденсаторы можно соединять друг с другом, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов емкость батареи равна сумме емкостей отдельных конденсаторов: C= ; U=U1=U2=U3…; Q=Q1+Q2+Q3…

При последовательном соединении конденсаторов обратная величина емкости батареи равна сумме обратных величин емкостей отдельных конденсаторов: ; U=U1+U2+U3…; Q=Q1=Q2=Q3…

8.Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.

W= где V = S · d – объем, занимаемый полем конденсатора. Если поле однородно, то заключенная в нем энергия распределяется в пространстве с постоянной плотностью w , равной энергии поля в единице объема, т.е. ω=

9.Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования.

Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. За направление тока в проводнике принимают направление движения положительных зарядов. Количественной мерой электрического тока являются характеристики: сила тока и плотность тока.

Силой тока называется физическая величина, численно равная заряду, переносимому через поперечное сечение проводника за единицу времени: I= Электрический ток называется постоянным, если сила тока и его направление со временем не меняются.

Плотность тока – это физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока. J= Единицы измерения в системе СИ: сила тока измеряется в амперах (А), плотность тока – в А/м². Для возникновения и существования электрического тока необходимо наличие способных перемещаться свободных носителей и электрического поля, под действием которого это движение становится упорядоченным.

10.Закон Ома в дифференцированной и интегральной формах.

Для однородного участка цепи экспериментально установлен закон, называемый законом Ома: сила тока I в цепи прямопропорциональна напряжению U, приложенному к концам проводника и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R этого проводника: I=

Единицы измерения сопротивления в системе СИ – Ом. 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении в 1 В течет ток силой в 1 А.

Сопротивление проводника R зависит от длины проводника l, площади поперечного сечения S: R=ρ

где ρ – удельное электрическое сопротивление проводника. Удельное сопротивление ρ зависит от материала проводника и от температуры. Размерность удельного сопротивления ρ в системе СИ – Ом·м.

Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электропроводимостью σ: σ= Экспериментально установлено, что удельное сопротивление чистых металлов зависит линейно от температуры: ρt = ρ₀ (1 + αt), где ρt – удельное сопротивление при температуре t, выраженной в градусах шкалы Цельсия;

ρ₀ – удельное сопротивление при температуре 0° C; α – температурный коэффициент сопротивления данного вещества

11.ЭДС разности потенциалов, напряжение.

Главной характеристикой источника тока является электродвижущая сила ( ЭДС). ЭДС – это физическая величина, определяемая работой сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда q₀: Единицы измерения ЭДС – Дж/Кл = В (Вольт)

Сторонние силы – силы неэлектрического происхождения. Напряжение – характеристика участка цепи – физическая величина определяемая работой сторонних и эл.ст. сил по перемещению единичного + заряда по участку проводника

12.Закон Джоуля-Ленца.

Пусть за dt через поперечное сечение проводника пройдет заряд dq=I*dt, если на конце проводника существует напряжение U, то dA=dq*U=I*U*dt, а вся работа , A=I*U*t. Если ток протек по неподвижному металлическому проводнику то вся его работа идет на нагрев проводника dQ=IUdt или IUt тогда с учетом закона Ома dQ=I²Rt= . При прохождении электрического тока по проводнику в нем выделяется dQ=IU²Rt.