Электростатическая защита

Электростатическая защита объектов (например, приборов) от влияния внешних электростати­чес­ких полей основана на том, что заря­ды располагаются на поверхности, а полость в замкнутом проводнике не заряжена (экранирована от внеш­него поля). Для электростатической защи­ты можно использовать не сплошной проводник, а метал­лическую сетку, которую заземляют, т.е. соединяют с нулевым потенциалом Земли.

Электроемкость заряженного проводника. Конденсаторы

Электроемкостью заряженного проводника называется скалярная физическая величина С, характеризующая способность проводника накапливать заряды и численно равная заряду, изменяющему потенциал проводника на один Вольт.

, 1 Фарад = 1 Кулон / 1 Вольт . (3)

Так как заряды в проводнике располагаются только на поверхности, то электроемкость не зависит от материала проводника, его агрегатного состояния, но зависит от формы и размеров.

Фарад – большая единица. Например, используя потенциал проводящей поверхностно заряженной сферы и формулу (3), получим

_,

_{что в 1400 раз больше радиуса Земли. Электроемкость Земли - 711 мкФ.}

Единицы измерения в технике:

1 мФ = 10^-3Ф; 1 мкФ = 10^-6Ф; 1 нФ = 10^-9Ф; 1 пФ = 10^-12Ф.

Конденсатором называется система из двух изолированных друг от друга проводников. Эти проводники обычно называют пластинами, хотя они могут иметь любую форму. Емкостью конденсатора называется величина:.

Плоский конденсатор

; ;

,(4)

Параллельное соединение конденсаторов

и, следовательно, емкость всей системы:

. (5)

Ёмкость группы параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. При С₁ = С₂ = С₃ = 1 С₀ = 3.

Последовательное соединение конденсаторов

,

.

.(6)

При С₁ = С₂ = С₃ = 1 С₀ = 1/3, т.е. ёмкость группы последовательно соединенных конденсаторов всегда меньше емкости каждого из этих конденсаторов в отдельности.

25. Характеристики электрического тока: сила тока, вектор плотности тока. Законы Ома и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме

Электрическим током называется любое упорядоченное движение заряженных частиц, например, электронов в металлах.

За направление тока принято считать движение положительных зарядов. В металле положительные заряды, являющиеся ядрами атомов, связаны в кристаллической решетке и перемещаться не могут. Внешние (валентные) электроны не связаны с определенными атомами и могут свободно перемещаться по проводнику. Эти электроны называются свободными или электронами проводимости.

Для существования тока необходимо два условия:

1. наличие свободных носителей заряда;

2. наличие электрического поля.

Различают два вида тока

1. ток проводимости;

2. конвекционный ток.

Силой тока I называется скалярная физическая величина, характеризующая перенос зарядов по проводнику и численно равная заряду, переносимому через поперечное сечение проводника в единицу времени.

, при I = const (постоянный ток) . (1)

1 Ампер - это сила тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и малой площади сечения, расположенными в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызывает на участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия 210⁷ Н.

Плотностью тока называется векторная физическая величина, характеризующая направление тока в проводнике и его распределение по сечению проводника, численно равная силе тока, приходящейся на единицу площадки, ориентированной перпендикулярно напра­вл­ению тока.

(2)

. При . (3)

- закон Ома в дифференциальной форме . (4)

 - удельная электропроводность;  - удельное электросопротивление.

Плотность тока j в каждой точке внутри проводника равна произведению удельной электропроводности проводника на напряженность электрического поля в этой точке.

- закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме . (5)

Удельная тепловая мощность тока в проводнике равна произведению его удельной электропроводности на напряженность электрического поля в квадрате.