20. Закон Ома для участка цепи и цепи, содержащей эдс. Закон Ома в дифференциальной форме.

Закон Ома в дифференциальной форме: , где - вектор плотности тока, - удельная электропроводность вещества, - вектор напряженности электрического поля.

21. Закон Джоуля Ленца в интегральной и дифференциальной формах.

Пользуясь законом Джоуля-Ленца в интегральной форме , определим мощность при выделении энергии в проводнике : .

Получим локальную форму этого закона. В этой формуле - мощность энергии, выделяемой на рассматриваемом участке цепи. Подставляя в выражение соотношение и учитывая, что , получим: .

Так как произведение представляет собой объем рассматриваемого элемента проводника, то можно записать: .

Эта формула выражает закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме и даёт плотность мощности , выделяемой током в рассматриваемой точке среды. Если движущая сила, возбуждающая ток, чисто электрическая, то, воспользовавшись законом Ома в локальной форме, можно записать: .

22. Сторонние силы. Э.Д.С. Источника тока. Основные закономерности электрических цепей. Правила Кирхгофа.

Силы, поддерживающие постоянный электрический ток, называются сторонними электродвижущими силами (ЭДС).

Устройства, предназначенные для получения сторонних ЭДС, называются источниками ЭДС. Мерой способности источников вызывать электрический ток служит электродвижущая сила . Электродвижущая сила измеряется работой, совершаемой сторонними силами источника по перемещению единичного положительного заряда внутри источника от отрицательного полюса к положительному.

23. Электрический ток в газах. Процессы ионизации и рекомбинации.

Все газы в естественном состоянии не проводят электрического тока. Изолирующие свойства газов объясняются тем, что в них нет свободных электрических зарядов: атомы и молекулы газов в естественном состоянии являются нейтральными.

Суть ионизации заключается в разделении атома на положительный ион и электрон. Понятие ионизации газа представляет собой появление в газе заряженных частиц – молекул, называемых газовыми ионами, под воздействием различных внешних взаимодействий. Наибольшее влияние оказывают такие внешние агенты как рентгеновские лучи, лучи радия, сильный нагрев газа.

Количественной характеристикой ионизации является интенсивность ионизации, которая измеряется количеством пар противоположных по знаку частиц, возникающих в единице объёма газа за единицу времени.

Механизм ионизации в газах заключается в следующем: нейтральные атомы и молекулы содержат одинаковое количество положительного электричества в виде центральных ядер и отрицательного – в виде электронов, окружающих эти ядра. Под воздействием различных причин электрон может быть вырван, и молекула, которая остаётся, приобретает положительный заряд. А вырванный электрон не остаётся свободным, он захватывается одной или несколькими нейтральными молекулами и сообщает им отрицательный заряд. В итоге получается пара противоположно заряженных ионов. Для того, чтобы электрон оторвался от атома ему необходимо затратить определённую энергию – энергию ионизации.

Каждый молекулярный ион, который образовался, притягивает нейтральные молекулы, и тем самым образует целый ионный комплекс. Ионы противоположных знаков, при столкновении друг с другом, нейтрализуют друг друга, в результате чего опять получаются исходные нейтральные молекулы –такой процесс называется рекомбинацией. При рекомбинации электрона и положительного иона высвобождается определённая энергия, которая равна энергии, затраченной на ионизацию.

После того, как прекращается действие ионизатора количество ионов в газе с течением времени становится всё меньше, и в конце концов практически сводится к нулю. Это объясняется тем, что электроны и ионы принимают участие в тепловом движении и поэтому соударяются друг с другом. В результате столкновения электрона и положительного иона они воссоединяются в нейтральный атом. А когда сталкиваются положительный и отрицательные ионы, последний в свою очередь может отдать положительному иону свой собственный избыточный электрон и оба иона станут нейтральными молекулами.