68.Провідники в електричному полі.

Провідник — матеріал, що проводить тепло або електрику (на противагу діелектрику). Для провідника характерні високі тепло- або електропровідність. Найчастіше провідник є речовиною, яка має багато вільних електронів (метали). Діелектрики, типу скла чи кераміки, мають мало вільних електронів. Вуглець — єдиний неметал, що є (у деяких формах) провідником тепла й електрики. Речовини типу кремнію і германію, електропровідність яких має проміжне значення у порівнянні з провідниками й діелектриками називаються напівпровідниками. Їх електропровідність може змінюватися у широкому діапазоні під впливом тепла, світла і напруги.

Якщо провідник внести в електричне поле, вільні електрони в провіднику під дією сил цього поля зміщатимуться в напрямі, протилежному напруженості поля. Внаслідок цього зміщення на одній частині провідника виникає надлишок негативного заряду, на другій частині - надлишок позитивного заряду. В цьому полягає явище електростатичної індукції (або електризації через вплив).Упорядковане переміщення електронів повністю припиняється, коли напруженості зовнішнього і внутрішнього полів виявляються однаковими за значенням.Електричного поля немає всередині як зарядженого, так і незарядженого провідника. Заряди розміщуються на зовнішній поверхні провідника. Найбільша кількість зарядів знаходиться на випуклостях і особливо на вістрях провідника.

69. Енергія електростатичного поля

Щоб зарядити провідник, треба виконати роботу проти кулонівських сил електростатичного відштовхування між однойменно зарядженими частинками. Так, для збільшення заряду на dq слід виконати роботу  , але , тобто  . Отже, повна робота при електризації провідника від потенціалу 0 до потенціалу φ дорівнює:  .

За законом збереження енергії, робота з електризації йде на збільшення енергії зарядженого провідника, а отже − є енергією електростатичного поля навколо провідника.

Енергія електричного поля для конденсатора може бути обрахована з останньої формули: . Враховуючи, що , а значить,  , маємо  . Але S·d=V − об’єм поля між пластинами конденсатора. Густина енергії − енергія, яка припадає на одиницю об’єму, тобто .

Знаючи об’ємну густину енергії ω_Е , можна визначити загальну енергію довільного електростатичного поля. Так, якщо поле неоднорідне, то його можна розділити на нескінченно малі об’єми, в межах яких поле − однорідне. Тоді повна енергія електростатичного поля в довільному об’ємі V:

70.Різниця потенціалів. Напруга.

Різниця потенціалів — характеристика електричного поля, різницяелектростатичних потенціаліву двох точках простору.

Різниця потенціалів дорівнює роботі, яку потрібно здійснити проти електростатичних сил для того, щоб перемістити одиничнийзарядіз однієї точки простору в іншу.

Напругана ділянціелектричного коладорівнює різниці потенціалів у тому випадку, якщо на ділянці немаєджерел струму.

Напруга (U) на ділянці електричного кола—фізична величина, що визначаєтьсяроботою, яка виконується сумарним полемелектростатичнихісторонніх силпри переміщенні одиничного позитивногозарядуна даній ділянці кола. Поняття напруги є узагальненим поняттямрізниці потенціалів: напруга на кінцях ділянкиколадорівнює різниці потенціалів в тому випадку, якщо на цій ділянці не прикладенаелектрорушійна сила.

Напруга вимірюється у вольтах(B).

U=W_ст/Q, де W_ст - робота сторонніх сил по переміщенню заряду, Q- одиниця заряду U=φ₁-φ₂, де φ₁-φ₂- різниця потенціалів

Із закону Ома для неповного кола: U=I·R , де I-струм, R-опір провідника

Для вимірювання напруги використовуються прилади, які називаються вольтметрами, мілівольтметрами тощо.