7. Что называется электродвижущей силой источника тока?

Физическая величина, равная работе сторонних сил при перемещении единичного заряда на данном участке цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей на этом участке. . Здесь  Е – ЭДС, А – работа сторонних сил (Дж),  q– величина заряда (Кл); Единица измерения напряжения – В (вольт).

8. Какая физическая величина называется напряжением на участке электрической цепи?

Н апряжение на участке цепи. Под, напряжением на некотором участке электрической цепи понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка. На рис. 2.5 изображен участок цепи, крайние точки которого обозначены буквами а и b. Пусть ток I течет от точки а к точке b (от более высокого потенциала к более низкому). Следовательно, потенциал точки а(φ_a) выше потенциала точки b(φ_b) на значение, равное произведению тока I на сопротивление R: φ_a = φ_b + IR.

В соответствии с определением напряжение между точками а и b U_ab = φ_a - φ_b.

9. Дайте определение единицы измерения плотности электрического тока.

Пло́тность то́ка, векторная характеристика электрического токаj, равная по модулю электрическому заряду, проходящему за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению упорядоченного движения заряженных частиц; (характеризует силу тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока)

При равномерном распределении плотности электрического тока по сечению проводника :j = I/ S (А/м2)

Плотность тока можно определить также следующим образом:

Так как сила тока I = nevS, где:n — концентрация носителей заряда;e — заряд носителей тока;v — средняя скорость упорядоченного движения частиц;S — площадь поперечного сечения проводника, через который течет ток,

То плотность тока J = I/ S = nev S/ S = nev.

Произведение ne характеризует плотность заряда е (заряд в единице объема), поэтому плотность электрического тока: j =r_еv.

Плотность тока величина векторная, по направлению совпадает с направлением вектора скорости v, т. е. с направлением упорядоченного движения электрических зарядов.

Плотность тока пропорциональна вектору напряженности: j = sЕ.

Коэффициент пропорциональности — проводимость вещества проводника.

10. Дайте определение единицы измерения удельного сопротивления проводника.

Удельным сопротивлением Является сопротивление проводника из данного вещества единичной длины и единичного поперечного сечения. Оно зависит от материала проводника.

В СИ единица измерения удельного сопротивления

Зависит от t:

11. Какая существует связь между удельной проводимостью и удельным сопротивлением проводника?

В изотропных материалах связь между удельным сопротивлением(ρ) {\displaystyle \rho } и удельной проводимостью {\displaystyle \sigma } выражается равенством: (ρ = Ом · мм²/м)

III. Приведите рисунок, запишите ответ, дайте обоснование ответа.

1. Изобразите силовые линии напряженности и эквипотенциальные поверхности электрического поля положительного точечного заряда. Укажите направление векторов напряженности и градиента потенциала этого поля.

Градиент потенциала направлен в сторону наибольшего возрастания потенциала (вектор напряженности и градиента противоположны по направлению)

2. Изобразите силовые линии напряженности и эквипотенциальные поверхности электрического поля отрицательного точечного заряда. Укажите направление векторов напряженности и градиента потенциала этого поля.

Градиент потенциала направлен в сторону наибольшего возрастания потенциала (вектор напряженности и градиента противоположны по направлению)

3. Изобразите силовые линии напряженности и эквипотенциальные поверхности электрического поля положительно заряженной металлической сферы. Укажите направление векторов напряженности и градиента потенциала этого поля.

. Градиент потенциала направлен в сторону наибольшего возрастания потенциала (вектор напряженности и градиента противоположны по направлению)

4. Изобразите силовые линии напряженности и эквипотенциальные поверхности электрического поля отрицательно заряженной металлической сферы. Укажите направление векторов напряженности и градиента потенциала этого поля.

Градиент потенциала направлен в сторону наибольшего возрастания потенциала (вектор напряженности и градиента противоположны по направлению)

5. Изобразите силовые линии напряженности и эквипотенциальные поверхности электрического поля бесконечной положительно заряженной плоскости. Укажите направление векторов напряженности и градиента потенциала этого поля.

Градиент потенциала направлен в сторону наибольшего возрастания потенциала (вектор напряженности и градиента противоположны по направлению)

( – поверхностная плотность зарядов).

6. Изобразите силовые линии напряженности и эквипотенциальные поверхности электрического поля двух параллельных положительно заряженных плоскостей с одинаковой поверхностной плотностью заряда. Укажите направление векторов напряженности и градиента потенциала этого поля.

7. Изобразите силовые линии напряженности и эквипотенциальные поверхности электрического поля заряженного плоского конденсатора. Укажите направление векторов напряженности и градиента потенциала этого поля.

Градиент потенциала направлен в сторону наибольшего возрастания потенциала (вектор напряженности и градиента противоположны по направлению)

( – поверхностная плотность зарядов).

8. Как ведет себя свободный электрический диполь (полярная молекула) в однородном электростатическом поле? Чему равен вращающийся момент, действующий на электрический диполь в электрическом поле?

9.  Если диполь поместить в однородное электрическое поле, образующие диполь заряды +q и –q окажутся под действием равных по величине, но противоположных по направлению сил   и   .

10. Эти силы образуют пару, плечо которой равно l·sina, т.е. зависит от ориентации диполя относительно поля. Модуль каждой из сил равен q×E. Умножив его на плечо, получим величину момента пары сил, действующей на диполь:

11.  , где р – электрический момент диполя.

12. можно записать в векторном виде:

13.  Вращающий момент   стремится повернуть диполь так, чтобы его дипольный момент   установился по направлению поля

IV. Запишите ответ, дайте обоснование ответа

1. Какой физической величиной описывается степень поляризации диэлектрика? Дайте определение этой физической величины.

Степень поляризации диэлектрика характеризуется векторной величиной, которая называется поляризованостью или вектором поляризации (P). Поляризованность определяется как электрический момент единицы объема диэлектрика . где N - число молекул в объеме  . Поляризованность P часто называют поляризацией, понимая под этим количественную меру этого процесса.

2. Как изменится емкость плоского воздушного конденсатора, если расстояние между пластинами увеличить вдвое?

С = ε * ε₀ * S / d => уменьшиться вдвое.

3. Приведите формулы для энергии электростатического поля, энергии системы точечных электрических зарядов, энергии заряженного проводника (расположенных в вакууме)?

Энергия электростатического поля – w = , [Дж], где C – емкость конденсатора [Ф], U – напряжение между пластинами конденсатора [В].

Энергия системы точечных электрических зарядов:

где   - потенциал, создаваемый в той точке, где находится   , всеми зарядами, кроме i-го.

4. Что такое объемная плотность энергии электростатического поля и как выражается данная величина?

Это физическая величина, численно равная отношению потенциальной энергии поля, заключенной в элементе объема, к этому объему. Для однородного поля объемная плотность энергии равна   . Для плоского конденсатора, объем которого Sd, где S - площадь пластин, d - расстояние между пластинами, имеем или , где D=ε0εE – электрическое смещение.

V. Запишите ответ, дайте обоснование ответа.