21. Теорема Гаусса для поля в диэлектриках

Поток вектора смещения электростатического поля в диэлектрике сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных электрических зарядов, т.е.

Где вектор электрического смещения (электрической индукции)

Способность проводника накапливать электрические заряды характеризуется электрической емкостью:

Электрическая емкость не зависит от заряда проводника, но зависит от геометрических размеров, расположение относительно других проводников и свойствами окружающей среды.

22. Условия на границе раздела двух сред

22. Сегнетоэлектрики

22. Постоянный электрический ток. Уравнение непрерывности

22. Электродвижущая сила.

В замкнутой цепи, наряду с участками, на которых положительные заряды движутся в сторону убывания потенциала , должны иметься участки, на которых перенос положительных зарядов происходит в направлении возрастания _ , т.е., против сил электростатического поля. Перемещение носителей тока на этих участках возможно лишь с помощью сил не электростатического происхождения, называемых сторонними силами.

Таким образом, для поддержания тока необходимы сторонние силы, действующие либо на всѐм протяжении цепи, либо на отдельных ее участках. Они могут быть обусловлены химическими процессами, диффузией носителей заряда в неоднородной среде или через границу двух разнородных веществ, электрическими полями, которые порождаются меняющимися во времени магнитными полями.

Сторонние силы можно охарактеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по ним зарядами.

Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда, в цепи или на еѐ участке, называется электродвижущей силой (ЭДС).

Следовательно, если работа сторонних сил над зарядом q равна А, то электродвижущая сила (ЭДС) равна:

Видно, что размерность ЭДС совпадает с размерностью потенциала,

т.е., ЭДС измеряется в вольтах (в системе единиц ″СИ″). Стороннюю силу f_ст, действующую на заряд q, можно представить в виде:

Векторную величину E* называют напряженностью поля сторонних сил. Работу сторонних сил над зарядом q на всѐм протяжении замкнутой цепи можно выразить в виде:

и ЭДС

Таким образом, ЭДС, действующая в замкнутой цепи, может быть определена как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил.

Электродвижущая сила, действующая на участке 1 – 2 равна:

26. Закон Ома; для неоднородного участка цепи

Рассмотрим неоднородный участок цепи, участок, содержащий источник ЭДС (т.е. участок, где действуют неэлектрические силы).

Напряженность E поля в любой точке цепи равна векторной сумме поля кулоновских сил и поля сторонних сил, т.е. E = E_q + E_ст.

Величина, численно равная работе по переносу единичного положительного заряда суммарным полем кулоновских и сторонних сил на участке цепи (1 – 2), называется напряжением на этом участке U₁₂ (рисунок 7.3).

U₁₂ = (φ₁ – φ₂) + E₁₂.

Напряжение на концах участка цепи совпадает с разностью потенциалов только в случае, если на этом участке нет ЭДС, т.е. на однородном участке цепи. Запишем обобщенный закон Ома для участка цепи содержащей источник ЭДС:

IR₁₂ = (φ₁ – φ₂) + E₁₂.

Обобщенный закон Ома выражает закон сохранения энергии применительно к участку цепи постоянного тока. Он в равной мере справедлив как для пассивных участков (не содержащих ЭДС), так и для активных.

В электротехнике часто используют термин падение напряжения – изменение напряжения вследствие переноса заряда через сопротивление U _ IR.

В замкнутой цепи: φ_{1 } φ₂ ; IR_Σ E или I = E/R_Σ, где R _{Σ } R _ r; r – внутреннее сопротивление активного участка цепи (рисунок 7.5).

Тогда закон Ома для замкнутого участка цепи, содержащего источник ЭДС запишется в виде: