44. Энергия электростатического поля.

Элестростатические силы консервативны, следовательно, система зарядов обладает потенциальной энергией.

Энергия завершенного уедененного проводника:

Пусть имеется уедененный проводник, заряд, емкость и потенциал которого соответственно равны Q, C, . Увеличим заряд этого проводника на . Для этого необходимо перенести заряд dQ из бесконечности на уедененный проводник, затратив на это работу, равною: dA= dQ=C d . Чтобы зарядить тело от нулевого потенциала до , необходимо совершить работу. Энергия заряженного проводника равна той работе, кторую необходимо совершить, чтобы зарядить этот проводник:

(11.21) Энергия заряженного конденсатора: как всякий заряженный проводник, конденсатор обладает энергией:

(11.22) Q – заряд конденсатора, C – его ёмкость, - разность потенциалов между обкладками конденсатора. Подставляя в выражение 11.22 получаем: (11.23)

Энергия электростатического поля: Преобразуем выражение для энергии плоского конденсатора, воспользовавшись выражением для ёмкости плоского кон-денсатора =Ed,тогда: (11.24); где V=Sd - объём конденсатора. Выражение 11.24 показывает, что энергия конденсатора выражается через величину, характеризующую електростатическое поле, напряженностью E. Объёмная плотность энергии электростатического поля: (11.25).

45. . ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, СИЛА И ПЛОТНОСТЬ ТОКА. Электродинамика представляет собой раздел электричества, в котором рассматривается явления и процессы, обусловленные движением электрических зарядов или макроскопических заряженных тел. Важнейшим понятием в электродинамике является электрический ток. Электрическим током называется любое упорядоченное движение электрических зарядов. В проводнике свободные электрические заряды перемещаются: положительные – по полю, а отрицательные – против поля, т. е. в проводнике возникает электрический ток, называемый током проводимости (см. рис. 12. 1а). Конвекционный ток возникает, если упорядоченное движение электрических зарядов осуществляется перемещением в пространстве заряженного макроскопического тела (рис 12.1б). Рис. 12.1. Для возникновения и существования электрического тока необходимо наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядоченно, и наличие электрического поля, энергия которого каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление движения принимают направление движения положительных зарядов. Сила тока служит количественной мерой электрического тока. Сила тока - скалярная величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через сечение проводника в единицу времени: .(12.1). Постоянным называется ток, сила которого и направление не изменяется со временем. Для постоянного тока: (12.2); - электрический заряд, проходящий за время через поперечное сечение проводника. Единица силы тока 1 А. Плотность тока – физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярно направлению тока: .(12.3). Если скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике , концентрация носителей равна и каждый носитель имеет элементарный заряд , то за время через поперечное сечение проводника переносится заряд: (12.4). Сила тока: (12.5), плотность тока: .(12.6). Единица плотности тока – ампер, деленный на метр в квадрате (А/м².)