28. Закон Кулона. Електростатичне поле та його характеристики

Закон Кулона — один з основних законів електростатики, який визначає величину та напрямок сили взаємодії між двома нерухомими^[1] точковими зарядами. Експериментально з задовільною точністю закон вперше встановив Генрі Кавендіш у 1773. Він використовував метод сферичного конденсатора, але не опублікував своїх результатів. У 1785 році закон був встановленийШарлем Кулоном за допомогою спеціальних крутильних терезів^[2].

Електростатична сила взаємодії F₁₂ двох точкових нерухомих зарядів q₁ та q₂ у вакуумі прямо пропорційна добутку абсолютних значень зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані r₁₂ між ними.

Електричне поле — одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що маютьелектричний заряд, а також у вільному вигляді при зміні магнітного поля (наприклад, в електромагнітних хвилях). Електричне поле може спостерігатися завдяки силовому впливу на заряджені тіла.

Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля Е, що визначається як сила, яка діє на одиничний заряд, та вектор електричної індукції Д.

У випадку, коли електричне поле не змінюється з часом, його називають електростатичним полем.

Розділ фізики, який вивчає розподіл статичного електричного поля в просторі, називається електростатикою.

29. Постійний електричний струм. Сила та густина струму

Пості́йний струм — електричний струм, незмінний в часі.

Необхідно відзначити деяку некоректність терміну постійний струм: насправді для постійного струму незмінним є перш за все значення напруги(вимірюється у вольтах), а не значення струму (вимірюється в Амперах), хоча значення струму також може бути незмінним. Тому термін постійний струм слід розуміти як постійну напругу. Далі використовуватимемо термін саме в цьому значенні.

Використання терміну постійний струм (так само, як і змінний струм) підкреслює «силовий» характер даного сигналу, тобто це електричний сигнал, що передає потужність, призначений для живлення електричних пристроїв. У інших значеннях використовують точніші терміни: напруга, сигнал тощо

Си́ла електри́чного стру́му (сила струму або просто струм) — кількісна характеристика електричного струму в провіднику, скалярна величина , яка відповідає кількостізаряду (), що проходить через перетин провідника за час , розділеному на цей проміжок часу. Силою струму, називають, ще величиною, що характеризує швидкість перенесення заряду частинками, які створюють струм, через поперечний переріз провідника. Струм - це упорядкований рух заряджених частинок. У системі СІ сила струму вимірюється в A. Відповідно, густина струму вимірюється в A/м².

Густина струму — визначається, як величина заряду, яка протікає через одиничну площу за одиницю часу.

Густина струму — векторна величина, напрямок якої визначається напрямком потоку заряду. Вона позначається латинською літерою .

У системі СІ сила струму вимірюється в амперах. Відповідно, густина струму вимірюється в A/м².

30. Закон Ома для ділянки кола та та для повного кола

Зако́н О́ма — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

Закон Ома справедливий для металів і напівпровідників при не надто великих прикладених напругах. Якщо для елемента електричного коласправедливий закон Ома, то говорять, що цей елемент має лінійну вольт-амперну характеристику.

В повному колі окрім опору навантаження є ще джерело живлення, яке має свій власний внутрішній опір. Сила струму в ньому визначається формулою

де Е — електрорушійна сила, R — опір навантаження, r -внутрішній опір джерела струму.

31. Потенціал поля. Робота сил поля при переміщенні зарядів

Потенціал електричного поля - енергетична характеристика електричного поля; скалярна величина, що дорівнює відношенню потенційної енергії заряду в полі до величини цього заряду. В СІ потенціал електричного поля вимірюється у вольтах.

32. Розгалудження кола. Правило Кірхгофа

Пра́вила Кірхгофа визначають метод розрахунку складних розгалужених електричних кіл. Методика розрахунку розроблена Густавом Кірхгофом.

1) Перший встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебраїчна сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю:

2) Для будь-якого замкнутого контура проводів сума електрорушійних сил дорівнює сумі добутків сил струму на кожній ділянці контура на опірділянки, враховуючи внутрішній опір джерел струму.

33. Електричний струм в електролітах. Електролітична дисоціація. Закони Фарадея.

Провідниками електричного струму є не тільки метали й напівпровідники. Елек­тричний струм проводять розчини багатьох речовин у воді. Як показує дослід, чиста вода не проводить електричний струм, тобто в ній немає вільних носіїв електрич­них зарядів. Електричний струм не прово­дять кристали кухонної солі, натрій хлори­ду. Проте розчин натрій хлориду є гарним провідником електричного струму. Розчи­ни солей, кислот і основ, здатні проводити електричний струм, називають елект­ролітами.

Проходження електричного струму через електроліти обов'язково супроводжується виділенням речовини у твердому або газо­подібному стані на поверхні електродів. Виділення речовини на електродах пока­зує, що в електролітах електричні заряди переносять заряджені атоми речовини — йони.

Електроліти́чна дисоціа́ція — явище розпаду нейтральних молекул на іони, що відбувається в електролітах. Наприклад, молекула солі NaCl розпадається при розчиненні на іони Na⁺та Cl^-.

Закони Фарадея(рос. законы Фарадея; англ. Faraday's laws of electrolysis; нім. Faradaysches Gesetze n pl) – основні закони електролізу. Встановлюють взаємозв’язок між кількістю електрики, яка проходить через електропровідний розчин (електроліт), і кількістю речовини, яка виділяється на електродах.

Перший закон: маса m речовини, яка виділилась на електроді під час проходження електричного струму, прямо-пропорційна значенню q електричного заряду, пропущеного черезелектроліт,

Другий закон: електрохімічні еквіваленти елементів прямо-пропорційні їх хімічним еквівалентам.

35. Термоелектронна емісія і контактні явища в металах і напівпровідниках

Термоелектро́нна емі́сія — явище зумовленого тепловим рухом вильоту електронів за межі речовини. Син. – ефект Річардсона, ефект Едісона.

Термоелектронна емісія суттєва для функціонування вакуумних ламп, в яких електрони випромінюються негативно зарядженим катодом. Для збільшення емісії катод зазвичай підігрівається ниткою розжарення.

36. Індукція і напруженість магнітного поля. Закон Біо-Савара-Лапласа

Магні́тна інду́кція — векторна фізична величина, основна характеристика величини і напрямку магнітного поля. Вектор магнітної індукції зазвичай позначають латинською літерою В.

У системі СГС магнітна індукція поля вимірюється в гаусах (Гс), в системі СІ — в теслах (Тл).

Напру́женість магні́тного поля — векторна характеристика, яка визначає величину й напрям магнітного поля в даній точці в даний час.

Позначається зазвичай латинською літерою Н, вимірюється в ерстедах у системі СГСМ і ампер-витках на метр (А·в/м) у системі СІ.

Закон Лапласа — прямо пропорційна залежність капілярного тиску від поверхневого натягу  на поверхні розділу двох рідин або рідини і газу і від середньої кривини поверхні (тобто — головні радіуси кривини двох взаємно перпендикулярних нормальних перерізів поверхні)