8. Электроемкость уединенного проводника. Взаимная емкость двух проводников. Конденсаторы.

. Если изоли­рованному проводнику сообщить заряд dq, то его потенциал увеличится на d , причем отношение dq/d остается постоянным: dq/d =С, С – электрическая емкость проводника или электроемкость. Электроемкость можно рассматривать как «вместилище» зарядов. Если один и тот же заряд сообщать проводникам с разной электроемкостью, то чем больше емкость, тем меньше изменится потенциал проводника. Электроемкость проводников зависит от их размеров, формы, диэлектрических свойств среды, в которую они помещены, и расположения окружающих тел, но не зависит от материала проводника. Если проводники располагать ближе друг к другу, то это увеличит емкость и уменьшит влияние других тел. Систему близко расположенных проводников называют конденсатором. Обкладки конденсатора заряжают одинаковыми по модулю и противоположными по знаку зарядами. Обкладками могут служить концентрические сферы, цилиндры, параллельные пластины.

9. Энергия заряженных уединенного проводника, конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.

Конденсатор является накопителем электростатической энергии. Чтобы ее определить, представим, что с отрицательно заряженной обкладки (рис.63) мы переносим положительный заряд dq на положительно заряженную обкладку. В результате совершается работа против сил поля dA = (φ₂ - φ₁) dq = - U dq , где U - напряжение между обкладками, или разность потенциалов. Работа идет на приращение потенциальной энергии dW = Udq . Пользуясь формулой dq = CdU , получаем dW = CU dU . Интегрируя это выражение, находим ∫ dW = C ∫ UdU, W = CU²/ 2 . Энергия конденсатора – это энергия запасенного в нем электрического поля. Чтобы ее определить, подставим в (10.7) формулу емкости плоского конденсатора (10.4) :W = ε₀ S U² / (2d) = ε₀/2 Sd (U / d )² = (ε₀/2) E² V, где использовано: E = U/d , Sd = V – объем пространства между обкладками, в котором сосредоточено поле. Электрическое поле внутри конденсатора однородно, поэтому плотность энергии электростатического поля w: w = W/V = (ε₀/2) E² .

10. Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Классическая электронная теория (кэт) электропроводности металлов и ее опытное обоснование. Плотность тока по кэт.

Всякое упорядоченное движение заряженных частиц (или тел) называется электрическим током. Условно считают, что направ­ление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов и противоположно направлению движения отрицательных зарядов. Электрические токи, вызванные в телах электрическими полями, называются токами проводимости. В ряде твердых тел (в стекле, полупроводниках, кристаллах типа NaCl) существует ионная проводимость, электрический ток образован упорядоченным движением ионов.

В жидких проводниках (электролитах) электрический ток обусловлен движением отрицательных и положительных ионов в противоположных направлениях. Свободные электроны будут какое-то время перемещаться по инерции и создавать кратковременный ток – это конвекционный (переносной) ток.

Сила тока есть скалярная величина, численно равная количеству электричества, переносимого через площадку S за единицу времени I=dq/dt. Если через любое сечение проводника за равные промежутки времени проходит одинаковое количество электриче­ства и направление движения зарядов не меняется, такой ток называется постоянными для него верно: I=q/t, [I]=A=Кл/с Плотность тока – это векторная величина, направленная вдоль тока и численно равная количеству электричества, протекающего за единицу времени через единицу площади, ориентированной перпенди­кулярно току. Как следует из определений силы и плотности тока, j dS = dq /dt . Если ток постоянный, то линии вектора j непрерывны и не изменяются во времени.