9. Энергия электростатического поля, объемная плотность энергии. Расчет энергии поля, созданного заряженной сферой радиусом r с зарядом q.

Зарядка уединенного проводника, потенциал на бесконечности ,

,

,

,

,

,

.

Энергия электростатического поля

.

Энергия плоского конденсатора:

,

,

,

,

.

Объемная плотность энергии поля – отношение энергии поля, заключенного в некотором объеме пространства к этому объему:

.

Расчет энергии поля, созданного заряженной сферой радиусом с зарядом

,

,

,

,

,

,

,

.

10. Постоянный электрический ток, условия его существования и поддержания. Основные характеристики тока. Закон Ома. Обобщенный закон Ома, падение напряжения. Эдс и ее физический смысл.

Электрический ток проводимости – упорядоченное движение свободных заряженных частиц.

Постоянный электрический ток – электрический ток, не изменяющийся во времени ни по величине, ни по направлению.

Необходимые условия для существования и поддержания постоянного тока:

• наличие свободных носителей зарядов, которые могли бы перемещаться на макроскопическое расстояние;

• наличие замкнутой проводящей цепи;

• наличие электрического поля, энергия которого затрачивалась бы на перемещение электрических зарядов (для того, чтобы ток был длительным, энергия поля должна все время пополняться, то есть нужен источник электрической энергии).

Основные характеристики тока

Сила тока – скалярная величина, численно равная заряду, переносимому в единицу времени через поперечное сечение проводника:

.

Плотность тока – векторная величина, модуль которой равен отношению заряда, переносимого за единицу времени через поверхность, перпендикулярную к направлению движения носителей заряда, к площади этой поверхности.

,

,

.

,

.

Закон Ома

Сила тока в однородном металлическом проводнике пропорциональна разности потенциалов на концах проводника:

,

, – удельное электрическое сопротивление вещества.

Закон Ома в дифференциальной форме:

,

,

, – удельная электрическая проводимость.

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Обобщенный закон Ома

Произведение сопротивления участка цепи на силу тока в нем равно алгебраической сумме разности потенциалов на этом участке и ЭДС всех источников, включенных на участке:

.

Падение напряжения на участке цепи 1-2 – величина , численно равная удельной работе, совершаемой суммарным полем электростатических и сторонних сил при перемещении заряда из точки 1 в точку 2:

.

Электродвижущая сила (ЭДС) – величина, численно равная удельной работе сторонних сил по перемещению заряда из точки 1 в точку 2:

.

11. Магнитное поле. Магнитная индукция как силовая характеристика магнитного поля.

Магнитное поле – форма существования материи, посредством которой осуществляется действие на движущиеся электрические заряды и постоянные магниты со стороны других движущихся зарядов и постоянных магнитов.

Магнитная индукция – силовая характеристика магнитного поля, определяемая одним из трех соотношений:

,

,

.

,

– радиус-вектор, проведенный от движущегося заряда в рассматриваемую точку пространства,

,

– магнитная постоянная.