Взаимная ёмкость. Конденсаторы

Взаимная ёмкость двух проводников численно равна заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой для изменения разности потенциалов между ними на единицу:

C = q /(₁-₂).

Ёмкость плоского конденсатора

,

где S  площадь обкладок; d  расстояние между обкладками;   относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика между обкладками.

Ёмкость сферического конденсатора

,

где R₁ и R₂  внутренний и внешний радиусы конденсатора.

Ёмкость цилиндрического конденсатора

.

Ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов

.

Ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов

9.потенциальная энергия взаимодействия зарядов.

Потенциальная энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного проводника и электрического поля

Электрические заряды вследствие электрического взаимодействия обладают взаимной потенциальной энергией. Для двух точечных зарядов энергия

.

Для системы точечных электрических зарядов потенциальная энергия

,

где  _i  потенциал электрического поля, создаваемый всеми зарядами системы за исключением i-го, в точке, где находится i-й заряд.

Потенциальная энергия взаимодействия зарядов может быть как положительной, так и отрицательной.

Собственная энергия заряженного уединённого проводника

.

Собственная энергия заряженного конденсатора

.

Собственная энергия заряженного проводника или конденсатора всегда положительная, т.к. она численно равна работе внешних сил по образованию заряда q из бесконечно малых одноименных порций заряда dq.

Распределение энергии поля в пространстве характеризуется объёмной плотностью энергии электростатического поля

.

Энергия электростатического поля, заключенная в объеме V:

.

10. электрический ток, условия его существования.

Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока

Электрическим током называется всякое упорядоченное движение электрических зарядов. Упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда в веществе или пустоте называется током проводимости. Условия, необходимые для появления и существования электрического тока проводимости в среде:

а) наличие в данной среде свободных носителей заряда;

б) существование в среде внешнего электрического поля, энергия которого должна расходоваться на упорядоченное перемещение электрических зарядов.

Направлением электрического тока считается направление упорядоченного движения положительных электрических зарядов.

Силой электрического тока называется скалярная физическая величина, равная заряду, переносимому через рассматриваемую поверхность в единицу времени, А.

.

Для постоянного тока

.

Направление электрического тока в различных точках рассматриваемой поверхности и распределение силы тока по этой поверхности определяется плотностью тока.

Вектор плотности тока совпадает по направлению со скоростью упорядоченного движения положительных носителей заряда и численно равен заряду, переносимому через единичную площадку, перпендикулярную направлению движения заряженных частиц, в единицу времени, А/м².

, ,

где e  заряд носителя; n – концентрация свободных носителей заряда;  средняя скорость упорядоченного движения носителей заряда.

Общий вид связи между плотностью тока и силой тока через произвольную поверхность имеет вид

.

Плотность постоянного тока одинакова по всему поперечному сечению S однородного проводника. Для такого тока

I = j·S.

Закон Ома (дифференциальная форма)

Плотность электрического тока пропорциональна результирующей напряженности поля кулоновских и сторонних сил:

( _кул.+ _стор.),

где  – удельное сопротивление проводника.

Закон Ома (интегральная форма) для неоднородного участка цепи

Сила электрического тока пропорциональна напряжению на участке цепи и обратно пропорциональна его сопротивлению:

.

Закон Ома для замкнутой электрической цепи

,

где  – алгебраическая сумма всех ЭДС, приложенных в цепи; R – эквивалентное внешнее (по отношению к ЭДС) сопротивление; r – эквивалентное сопротивление всех ЭДС.

11. неоднородный участок электрической цепи, сторонние силы.