18. Электрическая энергия системы точечных зарядов, заряженного проводника и конденсатора. Энергия электрического поля и ее плотность.

Электростатические силы, с которыми заряды взаимодействуют между собой являются консервативными.

Таким образом, потенциальная энергия взаимодействия системы точечных зарядов (электрическая энергия):

Энергия заряженного уединенного проводника:

Энергия заряженного конденсатора:

Энергия электрического поля и ее плотность

П оскольку данное уравнение содержит только характеристики электрического поля, то можно считать энергией однородного электрического поля, локализованного в области объемом .

Объемная плотность энергии электрического поля:

Энергия электрического поля:

19.Электрический ток. Вектор плотности и сила электрического тока. Плотность тока в проводнике.

Электрический ток – всякое упорядоченное движение зарядов (электрических).

В общем случае объемная плотность заряда ρ является функцией координат и времени.

Основная количественная характеристика электрического тока в точке – вектор плотности тока:

В СИ = 1

В общем случае также зависит от координат и времени .

Физический смысл :

в области тока выделим площадку. Проходящий через нее за время заряд.

Сила тока I – скалярная физическая величина, численно равная заряду, переносимому через произвольную поверхность в единицу времени:

Сила тока I, проходящего через поверхность (S), равна потоку вектора плотности тока через эту поверхность:

20.Уравнение непрерывности (закон сохранения заряда в дифференциальной форме), его содержательный смысл. Условие стационарности электрического тока.

Уравнение непрерывности – выражение закона сопряжения электрического заряда.

Уравнение непрерывности, выраженное законом сохранения электрического заряда в дифференциальной форме:

Содержательный смысл:

в точечных источниках поля вектора плотности электрический заряд со временем убывает.

Условие стационарности электрического тока:

Силовые линии стационарного тока не имеют точечных источников и являются замкнутыми.

21.Сторонние силы. Эдс. Напряжение. Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме.

Сторонними называются действующие на электрический заряд силы неэлектрического происхождения. Эти силы могут быть обусловлены химическими или тепловыми процессами, вихревыми электрическими полями, порождаемыми переменными во времени магнитными полями и т.д. Всякое устройство, в котором действуют сторонние силы, называется источником тока.

Электродвижущая сила (ЭДС) – скалярная физическая величина, равная отношению работы сторонних сил при переносе заряда на участке проводника и приводящая к этому заряду.

В СИ = 1 В

Напряжение U на участке проводника – скалярная физическая величина, равная отношению работы всех сил, при переносе на данном участке заряда к этому заряду:

В СИ = 1 В

Поскольку , то:

где – разность потенциалов на концах участка проводника.

Участок проводника, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным.

Закон Ома в интегральной форме:

сила тока I, идущего на участке проводника, прямо пропорциональна напряжению U на этом участке:

где – проводимость участка.

– 1 Ом

С учетом предыдущих выражений, закон Ома можно записать:

Обобщенный закон Ома в дифференциальной форме устанавливает связь между вектором плотности тока в точке с радиус-вектором изотропной проводящей среды и вектором напряженности электрического поля в этой точке:

где – удельная проводимость среды( ).

= 1