- •Электрический заряд и его свойства. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость и ее физический смысл
- •Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость и ее физический смысл
- •21. Электрическое поле. Напряженность поля. Поле точечного заряда. Графическое изображение электростатических полей. Принцип суперпозиции полей. Поле системы зарядов
- •22. Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электростатического поля.
- •23. Энергетическая характеристика электростатического поля потенциал. Потенциал поля точечного заряда и системы зарядов. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом
- •Принцип суперпозиции
- •Графическое изображение электрических полей. Эквипотенциальные поверхности
- •Связь между напряженностью и потенциалом
- •24. Проводники в электрическом поле. Электростатическая защита. Электроемкость проводников. Конденсаторы
- •Теорема Гаусса
- •Электростатическая защита
- •Электроемкость заряженного проводника. Конденсаторы
- •Параллельное соединение конденсаторов
- •Последовательное соединение конденсаторов
- •Характеристики электрического тока: сила тока, вектор плотности тока. Законы Ома и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме
- •Основные характеристики электрической цепи: электродвижущая сила, разность потенциалов, напряжение, сопротивление. Электродвижущая сила (эдс)
- •Разность потенциалов
- •Напряжение
- •Сопротивление
- •Законы постоянного тока для участков цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа и их физическое содержание Закон Ома
- •Закон Джоуля – Ленца
- •Соединения сопротивлений
- •Правила Кирхгофа для разветвленных цепей
- •Магнитное поле, магнитная индукция
- •29. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных токов
- •Взаимодействие параллельных проводников с током
- •30. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца
- •Магнитный поток. Работа перемещения проводника
- •Получение переменного тока
- •34. Колебательный контур. Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями. Применение колебательного контура.
- •Аналогия между электрическими и механическими величинами
- •Применение колебательного контура
- •35. Переменный ток и его получение. Активное и реактивное сопротивление цепи. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока.
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.
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:
наличие свободных носителей заряда;
наличие электрического поля.
Различают два вида тока
ток проводимости;
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 2107 Н.
(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.