Список литературы
1. Башарулы Р., Токбергенова. Койшыбаев Н.-Физика 10 кл.2015г.
2. Туякбаев. Тынтаева Ж. Бакынов Физика 10 кл. Сборник задач 10 класс., 2015г.
3. edu gov.kz/ цифровые образовательные ресурсы по физике 10-11кл
4. http://www.fizika.ru
5 Кронгарт Б. Кем В.Физика /учебник для 10 классов общеобразовательных школ/. –Алматы: Мектеп, 2009г.
МЕЖДУНАРОДНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ КОРПОРАЦИЯ |
|
АКТИВНЫЙ РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ |
|
Физика и астрономия |
АКС |
2 кредита |
1 курс РЭиС, ВТиПО |
Лекционное занятие № 10 |
1 семестр 2017-2018 уч.г. |
Проводники в электрическом поле. Диэлектрики в электрическом поле. Электроемкость. |
|
Преподаватель Бактыбекова А.Н. |
|
Свободные заряды. В проводниках, к которым в первую очередь относятся металлы, имеются заряженные частицы, способные перемещаться внутри проводника под влиянием электрического поля. По этой причине заряды этих частиц называют свободными зарядами. Проводниками являются металлы, некоторые химические соединения, водные растворы солей, кислот и щелочей, расплавы солей, ионизированные газы.
Например, в металлах носителями свободных зарядов являются электроны. Свободные электроны участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по куску металла в любом направлении.
Электростатическое поле внутри проводника. Наличие в проводнике свободных зарядов приводит к тому, что внутри проводника электростатического поля нет. Утверждение об отсутствии электростатического поля внутри проводника справедливо как для заряженного проводника, так и для незаряженного проводника, помещенного во внешнее электростатическое поле. Электростатического поля внутри проводника нет. На этом факте основана так называемая электростатическая защита.
Электрический заряд проводников. Внутри проводника при равновесии зарядов не только напряженность поля равна нулю, равен нулю и заряд. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности. Заряды в проводнике могут располагаться только на его поверхности.
У изолятора или диэлектрика электрические заряды, а точнее, электрически заряженные частицы- электроны и ядра в нейтральных атомах связанны друг с другом; они не могут, подобно свободным зарядам проводника, перемещаться под действием электрического поля по всему объему тела. Различие в строении проводников и диэлектриков приводит к тому, что они по-разному ведут себя в электростатическом поле. Электрическое поле может существовать внутри диэлектрика; при этом диэлектрик оказывает на поле определенное влияние.
Электрический диполь. Совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Такую в целом нейтральную систему зарядов называют электрическим диполем.
Два вида диэлектриков.
Полярные, состоящие из молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают (спирты, вода и т.д.); Неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают (кислород, водород, бензол и другие).
В электрическом поле связанные заряды диэлектрика смещаются в противоположные стороны; происходит поляризация диэлектрика.
Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны называют поляризацией. Поляризованный диэлектрик сам создает электрическое поле. Это поле ослабляет внутри диэлектрика внешнее электрическое поле.
Не полярный диэлектрик в электрическом поле также поляризуется.
Электрическая емкость проводника - устройства, состоящего из двух проводников, разделенных диэлектриком, характеризует их способность накапливать электрические заряды.
В технике широко применяют конденсаторы — устройства, которые при сравнительно малых размерах способны накапливать значительные электрические заряды. Они используются в энергетических установках, в устройствах электроники, автоматики и др.
Потенциал уединенного проводника пропорционален сообщенному ему заряду, поэтому отношение заряда проводника к его потенциалу не зависит от заряда и является характеристикой данного проводника.
Электроемкостью уединенного проводника называют величину, равную отношению заряда проводника к потенциалу этого проводника.
Электрическая емкость измеряется в фарадах. Емкость конденсатора равна одной фараде, если увеличение его заряда на один кулон электричества вызывает повышение напряжения между его обкладками на один вольт.
Фарада — очень крупная единица емкости, которая практически не применяется. Обычно пользуются более мелкими единицами емкости: микрофарадой (мкф) и пикофарадой (пф)
.
На
практике применяются
Электроемкость проводника не зависит от вещества, из которого он изготовлен, а зависит от его формы, размеров и диэлектрической проницаемости среды, в которой находится этот проводник.
Используя формулу потенциала электрического поля, созданного равномерно заряженным шаром
,
для емкости шара получим:
Конденсаторы.
Уединенные проводники обладают малой емкостью. На практике возникает потребность в устройствах, которые при небольшом относительно окружающих тел потенциале накапливали бы на себе значительные заряды.
Конденсатором называют систему, состоящую из двух разделенных диэлектриком проводников, на которых могут накапливаться заряды противоположных знаков.
Проводники, образующие конденсатор, называют обкладками.
Чтобы внешние тела не влияли на емкость конденсатора, обкладкам придают такую форму и так располагают их друг относительно друга, чтобы поле, создаваемое накапливаемыми на них зарядами, было полностью сосредоточено внутри конденсатора. Этому условию удовлетворяют две близко расположенные пластины, два коаксиальных цилиндра и две концентрические сферы.
Емкостью конденсатора называют величину, равную отношению заряда конденсатора к разности потенциалов (напряжению) между его обкладками
=
.
Емкость плоского конденсатора.
Напряженность поля между обкладками плоского конденсатора
.
Для однородного поля справедливо соотношение
.
Следовательно, емкость плоского конденсатора
(S – площадь обкладок, d – расстояние между обкладками).
Соединение конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора
При параллельном соединении конденсаторов напряжения на каждом конденсаторе одинаковы и равны напряжению на клеммах батареи
.
Заряд батареи
.
Исходя
из того, что
,
имеем
,
поэтому
.
При последовательном соединении конденсаторов
,
.
Учитывая,
что
,
имеем
,
поэтому при последовательном соединении конденсаторов
.
Энергия заряженного конденсатора.
При
зарядке конденсатора совершается
работа по перемещению электрических
зарядов против сил электрического
поля. При перемещении заряда
совершается работа
.
Учитывая, что
,
получим
.
Следовательно,
.
По закону сохранения энергии эта работа равна энергии заряженного конденсатора, т.е.
.
Используя
формулы
и
,
получим
Glossary
Русский |
Казахский |
Английский |
Емкость |
Сыйымдылық |
Capacity |
Напряженность |
Кернеулік |
Tension |
Знак |
Таңба |
Sign |
Сохранение |
Сақтау |
Preservation |
Взаимосвязь |
өзара байланыс |
relation |
Конденсатор |
Конденсатор |
Condensator |
Электрод |
Электрод |
Electrode |
Уменьшение |
Азаю |
Decrease |
Формула |
Формула |
Formula |
Заряд |
Заряд |
Charge |