6. Ємність.Конденсатори.

Електроємність провідників залежить від їхніх розмірів і форми. Для кожного із провідників відношення заряду q до потенціалу φ є величиною сталою і слугує важливою характеритикою провідника, яку називають електричною ємністю С: С=q/ φ=const

Електрична ємність провідника чисельно дорівнює зарядові ▲q, який необхідно надати провіднику для зміни його потенціалу ▲φ на одиницю:

▲φ=▲q/C

Одиниця вимірювання електроємності – фаради {Ф}.

Конденсатор – це система із двох металевих провідників (електродів), розміщених один поблизу одного і відокремлених тонким шаром діелектрика.

Різнойменні електроди конденсаторів називають обкладками.

Електороємність конденсатора: С=q/ φ₁-φ₂=q/U, де q – заряд однієї із об кладок, U – напруга між ними.

1. Ємність плоского конденсатора: С=εε₀*S/d, де ε – діелектрична проникність середовища між його обкладками, d-відстань між обкладками.

2. Ємність сферичного конденсатора: С=4πεε₀ R₁ R₂/ R₂-R₁, де R – радіуси його об кладок.

3. Ємність для циліндричного конденсатора: С=2πεε₀l/ (ln R₂/ R₁), де l – довжина обкладок, R – їх радіус.

7. Зв’язок між силовою і енергетичною характеристиками електричного поля.

Енергетична характеристика електричного поля. Під час розгляду руху електричних зарядів під дією електростатичного поля, яке здійснює роботу з переміщення зарядів, виникає необхідність ввести енергетичну характеристику поля. Робота поля не може бути його характеристикою, оскільки вона залежить від величинизаряду, який переноситься, (А = Eqd).

Характеристикою поля є фізична величина, яка називається різницею потенціалів. Таким чином, у електростатичного поля є дві основні характеристики:

1) силова — напруженість;

2) енергетична — різниця потенціалів.

У кожні точці поля, а значить на всьому шляху переміщення заряду q з точки 1 у точку 2 на нього діє сила, пропорційна зарядові.

Тому і робота, виконувана силами поля під час переміщення заряду між будь якими точками 1 і 2, пропорційна цьому заряду. Однак відношення роботи до переміщеного заряду вже не залежить від значення заряду, а є характеристикою положення початкової і кінцевої точок переміщення:

де і -потенціальні енергії заряду q в точках 1 і 2 електричного поля.

Потенціальна енергія даного заряду в різних точках поля може бути різною. Вона залежить як від властивостей самого поля, так і від заряду.

Відношення   не залежить від значення заряду і приймається за енергитичну характеристику поля, яку називають потенціалом поля в данній точці.

Величина  є зміною потенціальної енергії одиничного позитивного заряду. Цю величину позначають   називають різницею потенціалів між точками 1 і 2 електричного поля.

Тоді робота, виконувана силами електричного поля на переміщення заряду q з точки 1 поля в точку 2, дорівнює добутку заряду на різницю потенціалів між цими точками:

,

тобто робота щодо переміщення заряду в електричному полі може бути визначена тільки тоді, коли зазначені початкова і кінцева точки шляху.

Тому фізичний зміст має тільки різниця потенціалів між двома точками поля, яка дістала назву - напруга.

Одиниця різниці потенціалів. У Міжнародній системі одиниць роботу виражають у джоулях, а заряд — у кулонах. Тому різниця потенціалів між двома точками поля дорівнює 1 В, якщо в разі переміщення заряду в 1 Кл із однієї точки в іншу електричне поле здійснює роботу в 1 Дж.

.

8. Постійний електричний струм. Сила струму.

Електричний струм – це упорядкований рух електрично заряджених частинок, які називають носіями заряду.

Сила струму – це фізична величина, яка дорівнює відношенню заряду dq, що переноситься за час dt під час проходження електричного струму через поперечний переріз провідника.

Якщо сила струму та його напрям не змінюються в часі, то такий струм називають постійним: I=q/t.

9. Закон Ома для ділянки кола.

Сила струму в однорідному провіднику за постійної температури прямо пропорційна до напруги на кінцях провідника і обернено пропорційна до його опору: I=U/R, R=U/I.

Одиниця опору – оми {Ом}. 1 Ом – це опір такого провідника, в якому за напруги 1 В проходить стум 1А.

Закон Ома свідчить про лінійну залежність сили струму від напруги.

10. Закон Ома у диференціальній формі.

Опір є характеристикою провідника, а не матеріалу, й залежить від довжини та поперечного перерізу провідника.

Сили стуму:

I=j*S; I=U/R; R=ρl/S, U/I= ρl/S, I=US/ ρl.

Прирівнявши: j*S =U/R=US/ ρl; j=U/ρl.

j=γ*E, j-густина струму, γ=1/ρ – питома електропровідність, E – напруженість електричного поля у провіднику (E=U/l).

11. Електрорушійна сила джерела. Закон Ома для повного кола.

Електрорушійна сила є головною характеристикою джерела електричного струму. ЕРС чисельно дорівнює роботі, виконаній сторонніми силами для переміщення носіїв струму із сумарним одиничним зарядом по замкнутому електричному колу: ЕРС=А/q. Одиниця вимірювання – вольт {В}.

Закон Ома для повного кола: I=E/R+r, де Е- алгебраїчна сума ЕРС кола(ЕРС джерела дорівнює сумі спадів напруг у зовнішньому і внутрішньому середовищі: IR+Ir=E), R- зовнішній опір(підсумковий опір споживачів струму), r- внутрішній опір (загальний опір джерел стуму).