6. Електроємність відокремленого провідника. Конденсатори

Здатність провідника накопичувати електричні заряди характеризується фізичною величиною- електроємністю. Електрична ємність відокремленого провідника ( провідника, розміщеного вдалині від інших провідників ) дорівнює відношенню величини заряду провідника до його потенціал E E= E= C= C= -інша речовина - d +

Конденсáтор — система з двох чи більше електродів,які розділені діелектриком, товщина якого менша у порівнянні з розміром електродів. Така система має взаємну електричну ємність і здатна зберігати електричний заряд.

Прикладання електричної напруги до обкладок конденсатора спричиняє накопичення на них електричного заряду. Після відключення від джерела напруги, заряд утримується на обкладках силами електростатики. Якщо конденсатор у цілісний елемент не є наелектризованим то заряд, що накопичений на обох обкладках є однаковим за величиною і протилежний за знаком.

7.Енергія зарядженого провідника і енергія електричного поля

Електричне поле викликає переміщення вільних зарядів і може виконувати роботу, а це значить, що воно має енергію.

q1 *-------------R-----------*q2

W=q1q2/4πε₀r

W=1/2(q1q2/4πε₀r+q2q1/4πε₀r)=1/2(φ2q2-φ1q1)

W=1/2∑φq

W=1/2φq

W=1/2(q^2/C)=Cφ^2/2

Енергія системи різнойменних провідників

W=1/2 Uq=q^2/2C=CU^2/2

де q – заряд на одній з обкладок, U – різниця потенціалів між обкладками, С – електроємність конденсатора. Носієм енергії зарядженого конденсатора є електричне поле між обкладками конденсатора.

W=εε₀sU^2/2d=εε₀E^2v/2

Густина енергії електричного поля, тобто енергія в одиниці об’єму електричного поля визначається за формулою

w=W/v

w=DE^2/r=D^2/2εε₀

w=εε₀E^2/r

де ε – відносна діелектрична проникність середовища в якому утворене електричне поле, Е – напруженість електричного поля. Густина енергії електричного поля пропорційна до квадрату напруженості електричного поля.

8. Постійний електричний струм, його характеристики і умови винекнення.

Електричним струмом називають впорядкований рух носіїв заряду. За напрям, приймають напрям руху позитивних зарядів. Постійним струмом називають струм, який з часом не міняэться. I=dq/dt.

Розрізняють струм провідності та конвекційний струм. Струм провідності виникаэ за рахунок руху вільних носіїв заряду матеріалів. Конвекційний струм - впорядкований рух заряджених частинок. Для того щоб існував струм потенціалів, потрібно виконання двох умув:

1. Наявність вільних носіїв.

2. Наявність електричного поля.

J=I/S ( густина струму)

За позитивний напрям струму береться рух позитивно зарядженних частинок.

9. Основи класичної електронної теорії електропровідності металів

В металах носіями струму є вільні електрони.

Доведення того що струм в металах обумовлений рухом вільних електронів можна зробити на прикладах дослідах:

Рікке:

Перші досліди із з’ясування механізму електропровідності металів виконав Е. Рікке. В електричне коло постійного струму було увімкнено три послідовно з’єднані циліндри з хімічно чистих алюмінію і міді, які щільно притискувались один до одного

Через коло протягом року пропускали електричний струм. Через циліндри пройшов електричний заряд. Проте ніяких ознак перенесення речовини (Cu, Al) не було виявлено. Це було експериментальним доказом того, що іони в металах не беруть участі в переносі електрики, а перенесення заряду в металах здійснюється частинками, які є загальними для усіх металів. Такими частинками можуть бути електрони.

Толмена-Стюарта:

Ідея: якщо розігнати металевий провідник, а потім різко його зупинити,

то вільні заряди, рухаючись по інерції, створять на короткий час струм в цьому провіднику.

Схема: Катушка з великою кількістю витків тонкого дроту приводилась в швидке обертання навколо своєї осі.Кінці катушки, з допомогою гнучких проводів були приєднані до чуттєвого гальванометра .

Розкручена котушка різко гальмувалась і в колі виникав короткочасний струм, зумовлений інерцією носіїв заряду.Повний заряд, що протікав по колу вимірювався за відхиленням стрілки гальванометра.

Результати:Напрям струму говорить про те, що він створюється рухом негативно заряджених частин.

Заряд, що переноситься, пропорційний відношенню заряду частинок, які створюють струм, до їх маси.

q/m=1,76*10^11 Кл/кг