8. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.
W=
где
V
=
S
·
d
– объем,
занимаемый полем конденсатора. Если
поле однородно, то заключенная в нем
энергия распределяется в пространстве
с постоянной плотностью w
,
равной энергии поля в единице объема,
т.е. ω=
9. Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования.
Электрическим
током называется упорядоченное движение
электрических зарядов. За направление
тока в проводнике принимают направление
движения положительных зарядов.
Количественной мерой электрического
тока являются характеристики: сила
тока и плотность тока. Силой тока
называется физическая величина, численно
равная заряду, переносимому через
поперечное сечение проводника за
единицу времени: I=
Электрический ток называется постоянным,
если сила тока и его направление со
временем не меняются. Плотность тока
– это физическая величина, определяемая
силой тока, проходящего через единицу
площади поперечного сечения проводника,
перпендикулярного направлению тока.
J=
Единицы
измерения в системе СИ: сила тока
измеряется в амперах (А), плотность тока
– в А/м². Для возникновения и существования
электрического тока необходимо наличие
способных перемещаться
свободных
носителей и электрического поля,
под
действием которого это движение
становится упорядоченным.
10. Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах.
Для
однородного участка цепи экспериментально
установлен закон, называемый законом
Ома:
сила тока I
в
цепи прямопропорциональна напряжению
U,
приложенному к концам проводника и
обратно пропорциональна электрическому
сопротивлению R
этого
проводника: I=
Единицы
измерения сопротивления в системе СИ
– Ом. 1 Ом – сопротивление такого
проводника, в котором при напряжении
в 1 В течет ток силой в 1 А. Сопротивление
проводника R
зависит
от длины проводника l, площади поперечного
сечения S:
R=ρ
где ρ – удельное электрическое сопротивление проводника, которое можно определить как сопротивление проводника единичной длины, единичного поперечного сечения. ( ρ = R, при l = 1, S = 1) Удельное сопротивление ρ зависит от материала проводника и от температуры. Размерность удельного сопротивления ρ в системе СИ – Ом·м.
Величина,
обратная сопротивлению, называется
электрической проводимостью проводника.
Величина, обратная удельному сопротивлению,
называется удельной электропроводимостью
σ: σ=
Экспериментально установлено, что
удельное сопротивление чистых металлов
зависит линейно от температуры: ρt
= ρ₀
(1 + αt),
где ρt
–
удельное сопротивление при температуре
t,
выраженной в градусах шкалы Цельсия;
ρ₀ – удельное сопротивление при температуре 0° C; α – температурный коэффициент сопротивления данного вещества, который показывает относительное приращение сопротивления при увеличении температуры на один градус.
Определим
связь между величинами, характеризующими
ток и электрическое поле в одной и той
же точке проводника: между плотностью
тока j и напряженностью электрического
поля E. Определим сопротивление проводника
как R=ρ
,
а силу тока I, проходящего через сечение
S, как I = jS;
напряжение U на концах цилиндра: U = El,
подставив значения в формулу получим
j=
- выражает
закон
Ома в дифференциальной форме:
плотность тока в любой точке проводника
пропорциональна напряженности
электрического поля в этой точке.