2.3.5. Электроемкость проводника. Конденсаторы
Электрическая емкость уединенного проводника, по определению,
,
(21)
где – заряд проводника; – его потенциал.
Емкость шара
,
(22)
где – диэлектрическая проницаемость среды; – радиус шара.
Электроемкость конденсатора, по определению,
.
(23)
Здесь
– заряд обкладки конденсатора;
– разность потенциалов, или напряжение
на конденсаторе.
Рассчитывая
,
по формуле (23) получают следующие
выражения для электроемкости:
плоский
конденсатор:
;
(24) здесь
– диэлектрическая проницаемость
диэлектрика, находящегося между
пластинами;
– площадь обкладок (одной обкладки);
– расстояние между ними.
сферический
конденсатор:
,
(25)
где
– радиусы концентрических сфер.
Параллельное соединение конденсаторов (рис. 6):
Рис. 6 |
;
(26)
Последовательное соединение конденсаторов (рис. 7):
Рис. 7 |
;
.
(27)
2.3.6. Энергия заряженного проводника и конденсатора. Энергия эп
Энергия заряженного проводника емкостью , несущего заряд и имеющего потенциал :
так
как
то
(28)
Энергия заряженного конденсатора
,
(29)
где
– емкость конденсатора;
– заряд и напряжение на обкладках
конденсатора.
Объемная
плотность энергии
электрического поля напряженностью
определяется следующей формулой:
,
(30)
где – диэлектрическая проницаемость среды, в которой существует электрическое поле.
2.4. Постоянный электрический ток теоретическая часть
2.4.1. Сила тока. Плотность тока. Сопротивление проводника
Сила
тока
,
или ток, по определению
,
(1)
где
– бесконечно малый заряд, прошедший
через поперечное сечение проводника
за время
.
Сила
постоянного тока
.
Плотность
тока
,
(2)
где – поперечное (перпендикулярное скорости движения носителей тока) сечение проводника.
Сопротивление проводника длиной и поперечным сечением :
(3)
Здесь
– удельное сопротивление материала
проводника. При увеличении температуры
металлического проводника его удельное
сопротивление возрастает по линейной
зависимости:
(4)
Здесь
– удельное сопротивление проводника
при
;
– температура проводника по шкале
Цельсия;
– температурный коэффициент сопротивления
металла.
Сопротивление последовательно соединенных проводников (рис. 38):
Рис. 38 |
(5)
Сопротивление параллельно соединенных проводников (рис. 39):
Рис. 39 |
(6)