4. Электроёмкость. Конденсаторы. Соединение конденсаторов.

Электроемкость проводника – физическая величина характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд [С]=1Ф(Фарат). Она определяет электрический заряд, сообщение которого меняет φ на 1.

Величина С зависит от формы и размеров проводников и от свойств диэлектрика, разделяющего проводники. Конденсатор – устройства, обладающие способностью при малых размерах и небольших относительно окружающих тел φ накапливать значительные по величине заряды(обладают большой С).

Простейший конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика.

Δφ между пластинами в однородном э. п. равна Ed, где d – расстояние между пластинами. С плоского конденсатора:

При // соединении электроемкость C, заряд q = q1 + q2 напряжение между обкладками U.

При последовательном соединении электроемкость С, заряд q, напряжение между обкладками U = U1 + U2.

5. Сила тока. Плотность тока. Закон Ома для участка цепи. Соединение проводников. Закон Ома для участка неоднородной цепи. Правила Кирхгофа. Принцип Паули.

Электрический ток – упорядоченное(направленное) движение электрических зарядов. Ток проводимости(движение е проводника), конвекционный ток(перемещение заряда, связанное с перемещением тела).

Сила тока в проводнике — скалярная физическая величина, определяющая величину заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени [I] =1А

Пло́тность то́ка — векторная физическая величина, которая определяется величиной I, проходящего через единичную площадку поперечного сечения ┴-ого направлению тока [j]=1A/м². Направление совпадает с I.

Закон Ома для участка однородной цепи:

I в проводнике прямо пропорциональна U, приложенному к концам данного проводника, и обратно пропорциональна R данного проводника. Закон Ома в диф. форме:

σ – удельная электрическая проводимость(1/ρ, где ρ – удельное R).

З акон Ома для участка неоднородной цепи:

R – внешнее сопротивление, r – сопротивление источника(внутреннее). Если источник тока отсутствует => закон Ома для участка однородной цепи.

Закон Джоуля-Ленца

В диф. форме: ω-удельная тепловая мощность(кол-во теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема = ρj²).

Соединения проводников. Если проводники соединены таким образом, что по ним проходит один и тот же ток, то такое соединение проводников называется последовательным. Следовательно, ток на отдельных участках последовательной цепи имеет одинаковую величину I=I₁=I₂=… Сумма падений напряжений на отдельных участках равна напряжению всей цепи U=I₁r₁+I₂r₂…=I(r₁+r₂+…)=U₁+U₂+…, сопротивление: r=r₁+r₂+…

// соединение проводников: I=I₁+I₂+…, U=U₁=U₂=…

Правила Кирхгофа:

1 – алгебраическая сумма сил токов сходящихся в узле равна 0. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p − 1 уравнениями токов.

2 – в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном разветвленной в эл. цепи, алгебраическая сумма произведения сил токов I_i на сопротивления R_i соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме э.д.с. ξ_k встречающихся в этом контуре.

Если в контуре нет ЭДС, то суммарное напряжение равно нулю. Иными словами, при обходе цепи по контуру, потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Если цепь содержит m ветвей, то она описывается m − (p − 1) уравнениями напряжений.

I 1 − I2 − I6 = 0

I2 − I4 − I3 = 0

I6 + I4 + I5 − I7 = 0

U2 + U4 − U6 = 0

U3 + U5 − U4 = 0

Если направление тока совпадает с направлением обхода контура перепад напряжения считается положительным, в противном случае — отрицательным.

Принцип Паули.

1 – квантово-механическая формулировка. Системы фермионов встречаются в природе только в состояниях, описываемых антисимметрич. волновыми ф-ми.

2 – два электрона в одном и том же атоме, различаются значениями по крайней мере одного квантового числа(не могут иметь одинаковые спины).

Квантовые числа: 1) главное n(n=1,2,3….) энергия е в атоме; 2) орбитальное l(l=0,1,2,…n-1) форма электронного облака; 3)магнитное m_l(m_l=-l,….,-1,0,+1,…,+l) ориентация орбитали в пространстве относительно внешнего м. / э.п.; 4) магнитно-спиновое m_s(m_s=+¹/₂, -¹/₂) определяет величину спина.