Свойства аморфных тел

Аморфное тело – тело, физические свойства которого одинаковы по всем направлениям.

Изотропность – одинаковость свойств по все направлениям из-за беспорядочного расположения атомов или молекул составляющих данное тело.

• нет строгого порядка

• есть ближний порядок

• изотропны

• не имеют постоянной температуры плавления

• при повышении температуры текут как жидкости

Электричество и магнетизм

Электрический заряд – физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитное взаимодействия, и определяющая значения сил и энергий при таких взаимодействиях.

; ;

Электризация

трение соприкосновение удар

Закон сохранения электрического заряда

При всех процессах перераспределения электрических зарядов в изолированной системе взаимодействующих тел алгебраическая сумма зарядов остаётся постоянной.

Закон Кулона

- диэлектрическая проницаемость среды.

Сила электростатического взаимодействия между зарядами и , находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению абсолютных значений зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Величина показывает во сколько раз сила взаимодействия между зарядами и в данной среде меньше чем в вакууме.

(из опыта)

Иногда , где - электрическая постоянная.

Электрическое поле

Вокруг каждого заряда существует электрическое поле.

Электрическое поле заряда – материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды.

• близкодействие (Фарадей)

• каждый заряд создаёт электрическое поле

• электрическое поле материально (радиоволны)

• главное свойство: действие на заряд

Напряжённость электрического поля

Напряжённость электрического поля - физическая величина равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на точечный электрический заряд, к значению этого заряда.

; - заряд, на который действует сила; .

Для точки и для шара: .

Электрическое поле точечного заряда

Модуль вектора напряжённости: .

Электрическое поле вне заряженного шара совпадает с полем точечного заряда, помещённого в его центр. Напряжённость электрического поля внутри шара, заряженного по поверхности, равна нулю.

Равномерно заряженная бесконечная плоскость создаёт однородное электростатическое поле, модуль напряжённости которого равен: , где - поверхностная плотность заряда.

Линии напряжённости перпендикулярны к плоскости.

Две равномерно, с одинаковой плотностью и разноимённо заряженные бесконечно параллельные плоскости создают однородное электрическое поле с напряжённостью в

пространстве между плоскостями и в остальном пространстве.

Электрическое поле называется однородным, если вектор его напряжённости одинаков во всех его точках.

Принцип суперпозиции электрических полей

Напряжённость электрического поля системы зарядов, равна векторной сумме напряжённости полей, создаваемых каждым из них в отдельности.

Графическое изображение полей

Силовые линии – воображаемые линии, касательные к которым совпадают с направлением вектора напряжённости в каждой точке поля.

• имеют начало «+» и конец «-».

• не пересекаются

Проводники в электрическом поле

Под действием поля в проводнике начинается перемещение свободных электронов. Идёт перераспределение заряда. На электроны действует сила , идёт кратковременный ток, пока , т.е. суммарная напряжённость поля в нутри проводника равна нулю.

Электростатическая защита.

Электростатическая индукция

Электростатическая индукция- явление разделения разноимённых зарядов в проводнике, помещённом в электрическом поле.

Диэлектрики в электрическом поле

В диэлектриках нет свободных зарядов. Диэлектрики состоят из диполей.

Диполь- совокупность равных по модулю и разноимённых зарядов, находящихся на малом расстоянии друг от друга.

Полярные диполи.

Беспорядочное расположение диполей.

разворот диполей по полю - поляризация

При наложении внешнего электрического поля, диполи ориентируются так, что поле создаваемое поляризованным зарядом направленно в сторону противоположную внешнему электрическому полю.

; - внешнее электрическое поле, - электрическое поле поляризованных зарядов.

Неполярные диполи.

Под влиянием внешнего поля центры положительных и отрицательных зарядов смещаются диэлектрик поляризуется.

Работа электрического поля

Электростатическое поле потенциально.

• работа не зависти от формы траектории

• работа по замкнутому контуру равна нулю

, т.к

Потенциал

- потенциальная энергия заряда в данной точке поля.

За нулевой уровень потенциальной энергии берётся отрицательная пластина.

- потенциал (не зависит от заряда, а зависит только от поля).

- энергетическая характеристика поля.

Потенциал электрического поля – физическая величина, равная отношению потенциальной энергии электрического заряда к его величине.

Разность потенциалов

При перемещении электрического заряда в электростатическом поле работа сил поля равна произведению заряда на разность потенциалов начальной и конечной точек движения заряда.

Потенциал поля точечного заряда (шара)

,

Потенциал поля на бесконечном расстоянии от точечного электрического заряда в вакууме равен нулю.

Для шара:

Заряженная сфера

Связь напряжения и напряжённости

Эквипотенциальные поверхности

Эквипотенциальные поверхности – поверхности во всех точках, которых потенциал электрического поля имеет одинаковое значение.

, если ; значит . Эквипотенциальные поверхности перпендикулярны силовым линиям.

Электроёмкость

Электрическая ёмкость проводника - величина численно равная заряду, который нужно сообщить проводнику для поднятия его потенциала на 1 вольт.

; .

Ёмкость зависит от:

• размеров и формы проводника

• среды (диэлектрическая проницаемость среды)

• соседства с другими проводниками

Ёмкость не зависит от:

• заряда

• потенциала

• материала проводника

; ;

Конденсаторы

Конденсатор- система из двух проводников (обкладок), разделённых слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

• способны накапливать большой заряд

• ёмкость не зависит от соседства с другими проводниками, т.к. поле сосредоточено внутри.

Электроёмкость конденсатора – физическая величина, определяемая отношением заряда одной из пластин к напряжению между обкладками.

Электроёмкость плоского конденсатора

; .

- без диэлектрика.

Соединение конденсаторов

Энергия заряженного конденсатора

Электрическое поле между обкладками обладает энергией.

Электрический ток

Электрический ток- это упорядоченное движение носителей заряда (электронов, ионов).

Условия существования:

• наличие свободных зарядов

• наличие разности потенциалов на концах проводника

Действия тока

тепловое химическое магнитное

Сила тока - отношение заряда переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени к величине этого интервала.

; ; .

Если сила тока не изменятся со временем, то такой ток называется постоянным электрическим током.

- скорость упорядоченного движения электронов,

Электрический ток в металлах.

1913 г. Мандельштам и Папалекси.

1916 г. Стюарт и Толмен.

По направлению тока был определён знак заряда «-».

По отношению заряда к массе был сделан вывод: это электрон.

Закон Ома для участка цепи.

; - сопротивление.

Сопротивление- это свойство проводника влиять на ток в цепи.

Но не фукция тока и напряжения, это фундаментальное свойство проводника.

Из эксперимента , где - удельное сопротивление- численно равно сопротивлению проводника длинной 1м и прощадью поперечного сечения 1 м²; .

Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Зависимость сопротивления от температуры (сверхпроводимость).

, где - температурный коэффициент.

Если , то .

При низких температурах электроны перемещаются под действием электрического поля, почти не взаимодействуя с ионами решётки.

Сильное влияние на удельное сопротивление оказывают примеси.

Сверхпроводимость- явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температурах выше абсолютного нуля.

1911 г. Камерлинг Оннес

Применение

• получение высоких токов

• получение высоких магнитных полей

• передача тока без потерь

Последовательное и параллельное соединение проводников.

- из закона сохранения заряда. т.к. поле потенциально.

т.к. т.к.

Формулы делителя напряжения. Формулы делителя тока.