92.Конденсатори. Ємність плаского, сферичного конденсаторів.

Конденсатори-це система з двох металевих електродів, розміщених на близькій відстані один від одного і розділених шаром діелектрика.

*Електричне поле в конденсаторах повністю або майже повністю зосереджене в просторі між провідниками і зазнає незначних змін під дією зовнішніх полів. Тому електроємність конденсаторів практично не залежить від наявності оточуючих тіл.

Ємність плаского конденсатора:

Плаский конденсатор є системою з двох паралельних провідних пластин. Якщо площа кожної пластини S, а відстань між ними d значно менша за розміри пластин, то можна знехтувати крайовим ефектом і поле між пластинами вважати однорідним. Тоді різниця потенціалів між пластинами:

Електроємність конденсаторів:

На основі формули (1):

Ємність сферичного конденсатора:

Сферичний конденсатор є системою з двох провідних сферичних одкладок, різниця потенціалів яких за наявності заряду q

Тоді

93. Паралельне та послідовне з’єднання конденсаторів

1) Паралельне з’єднання конденсаторів дозволяє одержати великі ємності. Заряди розподіляються прямопропорційно ємності конденсаторів.

, , .

2) Послідовне з’єднання:

В результаті електростатичної індукції на конденсаторах будуть однакові заряди. Q₁=Q₂=Q

, , . 

94.Енергія плоского конденсатора

Заряджений конденсатор має енергію. Нехай одна з пластин зарядженого конденсатора переміщується до іншої під дією кулонівських сил до повного зіткнення. При зіткненні заряд стає рівним нулю, конденсатор зникає, а це означає, що стає рівною нулю і енергія конденсатора. Отже, робота, яка діяла на пластину електричної сили дорівнює енергії, накопиченої в конденсаторі. Сила, що діє на рухому пластину, дорівнює добутку її заряду на напруженість поля, створеного іншою пластиною. Напруженість однорідного електричного поля, створюваного пластиною конденсатора, дорівнює Е=2ks, де s - поверхнева щільність заряду на пластині. Отже, робота дорівнює

Таким чином, вираз для енергії конденсатора має вигляд:

95. Дослід Міллікена-Йоффе

Дослід Міллікенам-Йоффе дозволив оцінити експериментальним шляхом масу електрона. А. Ф. Йоффе зробив висновок: у природі існує частина, що має найменший заряд, який далі не поділяється. Це електрон — носій елементарного електричного заряду. За одиницю заряду взято Кулон. Значення заряду встановив Міллікен: е = -1,6*10^-19 Кл. Маса електрона дуже мала та дорівнює: m=9,1*10^-31 кг. Вільні електрони рухаються в міжатомному просторі. Сумарний позитивний і негативний заряди рівні між собою і в середині дають звряд 0: Е_др = Е_ел + Е_зовн(Е – векторна величина); Е_реч = Е_вн – Е_зовн = 0.

96.Класифікація матеріалів за електричними властивостями. Провіднки,діелектрики, напівпровідники та надпровідники.

Провідник — матеріал, що проводить тепло або електрику. Для провідника характерні високі тепло- або електропровідність. Найчастіше провідник є речовиною, яка має багато вільних електронів (метали).

Метали – найкращі провідники електричного струму. У них багато незаповнених електронних станів, що дозволяє електронам рухатися в кристалічній ґратці. Питомий опір металів лінійно залежить від температури. Це пояснюється тим, що при збільшенні температури збільшується коливання атомів відносно рівноважних положень. Зміщення їх рівноважних положень погіршує перекривання їхніх електронних оболонок і ускладнює проходження електронів від атома до атома.

Діеле́ктрики — це матеріали, в яких заряди не можуть пересуватися з однієї частини тіла в іншу (зв'язані заряди). Зв'язаними зарядами є заряди, що входять в склад атомів або молекул діелектрика, заряди іонів, в кристалах з іонною ґраткою. Найчастіше під діелектриками розуміють речовини, які погано або повністю не пропускають електричного струму.

Напівпровідни́к — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика. Відрізняються від провідників сильною залежністю питомої провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури. Напівпровідниками є речовини, ширина забороненої зони яких складає порядку декількох електронвольт (еВ). Наприклад, алмаз можна віднести до широкозонних напівпровідників, а арсенід індію — до вузькозонних. До числа напівпровідників належать багато простих речовин хімічних елементів (германій, кремній, селен, телур, арсен та інші.

Є метали, у яких питомий опір падає до нуля при температурі, вищій від абсолютного нуля. Таке явище називається надпровідністю. Під час створення електричного струму в надпровідниках сила струму залишається незмінною необмежено довго, оскільки немає втрат на нагрівання провідника. Надпровідність пояснюється обміном квантами енергії між електронами провідності у атомах металів при низьких температурах, внаслідок чого між електронами виникають сили притягання, які перевищують кулонівські сили відштовхування. Це зумовлюється переходом кінетичної енергії електрона при надпровідності у потенційну, яка виступає у ролі імпульса.