44.Проводники в эл.Стат. Поле. Эл.Емкость. Конденсаторы.

напряженность поля во всех точках внутри проводника равна нулю:

Потенциал во всех точках внутри проводника постоянен ( = const), т. е. поверхность проводника в электростатическом поле является эквипотенциальной. Вектор напряженности поля на внешней поверхности проводника направлен по нормали к каждой точке его поверхности

Если проводнику сообщить некоторый заряд Q, то нескомпенсированные заряды располагаются только на поверхности проводника. где  — диэлектрическая проницаемость среды, окружающей проводник.

Если во внешнее электростатическое поле внести нейтральный проводник, то свободные заряды будут перемещаться: положительные — по полю, отрицательные — против поля и будут скап­ливаться на концах. Эти заряды называются индуцированными. Они распределяются на внешней поверхности проводника. Явление перераспределения поверхностных зарядов на проводнике во внешнем электростатическом поле называется электростатической индукцией.

Электрическая емкость уединенного проводника

Уединенный проводник - проводник, который удален от других провод­ников, тел и зарядов. Для уединенного проводника - Величину называют электроемкостью уединенного проводника. Емкость уединенного проводника определяется зарядом, сообщение которого проводнику изме­няет его потенциал на единицу. Единица электроемкости — фарад (Ф).

Емкость шара

Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделенных диэлектриком. В зависимости от формы обкладок конденсаторы делятся на плоские, цилиндрические и сферические.

Под емкостью конденсатора понимается физическая величина, равная отноше­нию заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (₁ —₂) между его обкладками:

Емкость плоского конденсатора:

Емкость цилиндрического конденсатора:

Емкость сферического конденсатора

Конденсаторы характеризуются пробивным напряжением

45.Энергия заряженного конденсатора.

механическая (пондеромоторная) сила, с которой пластины конденсатора притягивают друг друга. Продифференцировав: сила F является силой притяжения.

Энергия электростатического поля.

C=₀S/d и =Ed. Тогда

где V= Sd — объем конденсатора. энергия конден­сатора выражается через на­пряженность Е.

Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема)

Выражение справедливо только для изотропного диэлектрика.

46. Параллельное соединение конденсаторов

а заряд батареи конденсаторов

Полная емкость батареи

т. е. при параллельном соединении конденсаторов она равна сумме емкостей отдель­ных конденсаторов.

2. Последовательное соединение конденсаторов. У последовательно соеди­ненных конденсаторов заряды всех обкладок равны по модулю, а разность потенци­алов на зажимах батареи

где для любого из рассматриваемых конденсаторов _i = Q/С_i. С другой стороны,

откуда

47. Обобщенный закон Ома

Есть неоднородный участок цепи, где действующая э.д.с. на участке 1—2 - а разность потенциалов —₁ —₂.

Если ток проходит по неподвижным проводникам, то работа А₁₂ всех сил равна теплоте, выделяющейся на участке. Работа сил, совершаемая при перемещении заряда Q₀ на участке 1—2,

Если э.д.с. способствует движению положительных зарядов в выбранном направлении (1—2), то > 0. Если э.д.с. препятствует движению положительных зарядов в данном направлении, то < 0.

Тогда откуда - закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме, который является обобщенным законом Ома.

Если ( =0), закон Ома для однородного участка цепи:

Если же электрическая цепь замкнута, ₁=₂; то закон Ома для замкнутой цепи: , где r — внутреннее сопротивление источника тока, R₁—со­противление внешней цепи.

Если цепь разомкнута, (I = 0), то =₁—₂, т. е. э.д.с., действующая в разомкнутой цепи, равна разности потенциалов на ее концах.