9. Емкость плоского конденсатора. Соединение конденсаторов.

Конденсатор - электрический прибор, состоящий из двух проводящих пластин, разделенных слоем диэлектрика. Конденсаторы служат для накопления зарядов с целью их отдачи в нужный момент времени, а также в цепях переменного тока для деления зарядов (параллельное соединение) и для деления напряжения (последовательное соединение).  - обозначение конденсатора на схеме.  - емкость конденсатора (С). Если его пластины образуют параллельные плоскости, то его называют плоским. - емкость плоского конденсатора.Зависит от площади его пластин S; от расстояния между его пластинами d; от материала, заполняющего пространство между пластинами ε. При изготовлении конденсатора большой емкости стремятся сделать большое S при малом d, а также заполнить его пространство веществами с большим ε. Не зависит от напряжения U и от заряда q. Формулы, где встречается С:  - энергия заряженного конденсатора- формула Томсона для периода электромагнитных колебаний в колебательном контуре LC.

10. Энергия электростатического поля.

Энергия электростатического поля - это энергия системы неподвижных точечных зарядов, энергия уединенного заряженного проводника и энергия заряженного конденсатора.Если имеется система двух заряженных проводников (конденсатор), то полная энергия системы равна сумме собственных потенциальных энергий проводников и энергии их взаимодействия:

Энергия электростатического поля системы точечных зарядов равна: 

11.Электрический ток. Его величина и плотность.

 

В электродинамике – разделе учения об электричестве, в котором рассматриваются явления и процессы, обусловленные движением электрических зарядов или макроскопических заряженных тел, – важнейшим понятием является понятие электрического тока.

Электрический ток есть упорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток, возникающий в проводящей среде вследствие того, что в нем создается электрическое поле, называется током проводимости.

Электрический ток может быть обусловлен также движением в пространстве макроскопических заряженных тел (пылинок, капель жидкости) или даже одного заряженного тела. Такой ток называют конвекционным. Примером конвекционного тока может служить ток, который возникает при вращении тела, заряженного с некоторой объемной или поверхностной плотностью.

К электрическому току относят и направленное движение электронов или ионов в вакууме, которое формально не подпадает под определение как тока проводимости (нет проводящей среды), так и конвекционного тока (упорядоченно перемещаются заряженные микро-, а не макрообъекты). Эти токи определяют работу электровакуумных приборов, установок ионной имплантации и ионного легирования и т. д.

Для возникновения и существования электрического тока необходимо, с одной стороны, наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться упорядочено, а с другой — наличие электрического поля, энергия которого, каким-то образом восполняясь, расходовалась бы на их упорядоченное движение. За направление тока условно принимают направление движения положительных зарядов. Количественной мерой электрического тока служит сила тока  – скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени:

 ,                                              (7.1)

 

где – электрический заряд, проходящий за времячерез поперечное сечение проводника. Единица силы тока – ампер (А).

Физическая величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока, называется плотностью тока:

 

.                                                (7.2)

Выразим силу и плотность тока через среднюю скорость упорядоченного движениязарядов в проводнике. Если концентрация носителей тока равна  и каждый носительимеет  элементарный заряд , то за времячерезпоперечное сечение S проводника переносится заряд . Сила тока

 

,

 

 

 

а плотность тока

.

 

Плотность тока – вектор, ориентированный по направлению тока, т. е. направление вектора совпадает с направлением упорядоченного движения положительных зарядов.Единица плотности тока – ампер на метр в квадрате (А/м²).