18. Энергия плоского конденсатора. Объемная плотность энергии электростатического поля.

Энергия плоского конденсатора: .

Если учесть что , то получим (1) где - объём, в котором сосредоточено электрическое поле плоского конденсатора.

Следовательно, электрическая энергия конденсатора может быть выражена двумя различными способами. Во-первых, она может быть выражена через заряды на обкладках . При таком подходе эта энергия выступает как энергия зарядов и поэтому её носителями являются электрические заряды. Во-вторых, эта же энергия может быть выражена через напряженность электрического поля между обкладками (1). При таком подходе в роли носителя электрической энергии выступает поле, по объёму которого и распределена вся энергия. Такая точка зрения называется полевой концепцией электрической энергии. В рамках этой концепции первый множитель в (1) имеет смысл энергии, заключенной в единице объема однородного поля и называется объемной плотностью энергии электрического поля.

Для плотности энергии электрического поля могут быть получены следующие три формулы:

19. Электрический ток. Условие существования тока. Плотность тока. Уравнение непрерывности.

Электрический ток — упорядоченное нескомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля.

Принято различать три основных вида электрических токов: ток проводимости, ток переноса и ток смещения.

Током проводимости называется ток, образованный направленным движением свободным зарядов в среде под действием внешнего электрического поля. Типичный пример – электрический ток в металлах, образованный направленным движением свободных электронов.

Ток переноса, называемый также конвекционным током, создаётся движущимися заряженными макрочастицами или макроэлементами вещества, например, струёй ионизированного газа, а также потоками свободных заряженных частиц, например, потоком ионов в ускорителях, электронным лучом в кинескопе телевизора.

Ток смещения не связан с движением свободных зарядов.

Для возникновения тока проводимости необходимы два условия: наличие свободных зарядов в веществе и присутствие электрического поля.

Плотность тока это вектор, направленный в сторону движения положительных зарядов и численно равный величине заряда, ежесекундно перемещающегося через единичную площадку, перпендикулярную к направлению движения зарядов. .

Выражение называется уравнением непрерывности. Уравнение непрерывности выражает в дифференциальной форме закон сохранения заряда. Если заряд в рассматриваемой точке сохраняется, т.е. не накапливается и не расходуется, то , , и можно записать: . Это выражение является необходимым и достаточным условием стационарности (постоянства) тока во всех точках среды, где оно выполняется. Математически это уравнение означает, что в рассматриваемой точке нет источников и нет стоков электрических зарядов.

В интегральной форме условие стационарности тока можно представить в виде: . Смысл этого выражения в том, что ток, протекающий через любую замкнутую поверхность , постоянен, если величина входящего внутрь поверхности потока вектора равна выходящему потоку.