16. Электростатическое поле в полости. Электростатическая защита.

Вещество внутри проводника электрически нейтрально. Поэтому удаление вещества из некоторого объема внутри проводника (создание замкнутой полости) поля нигде не изменит. Это значит что электрический заряд распред на проводнике с полостью так же, как и на сплошном – по его наружной поверхности. Если в полости нет Эл зарядов, Эл поле в ней равно нулю. Внешние заряды не создают в полости внутри проводника никакого электрического поля. На этом основана электростатическая защита – экранирование тел, например измерительных приборов, от влияния внешних элстат полей.

17. Электроемкость проводника. Емкость конденсаторов различной геометрической конфигурации.

Электроемкость – величина, численно равная отношению заряда на поверхности проводника к потенциалу. C=q/φ. [C]=[Ф]. Электроемкость зависит от формы и размеров проводника. Пример – шар радиуса R. С=4πε₀R.

Система двух разноименно заряженных проводников, находящимся на расстоянии друг от друга называется конденсатором. Под емкостью конд понимают отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между обкладками(напряжением) C=q/U.

Плоский конд. E=σ/ε₀, σ=q/S; U=Ed=qd/ε₀S; C=ε₀S/d

Сферический конд. ; ;

Цилиндрич конд. ; l – длина конденсатора.

18. Энергия системы точечных зарядов.

П. э. двух зарядов: φ=W/q; W=q₁φ₁= q₂φ₂=( q₁φ₁+ q₂φ₂)/2;

П. э. трех зарядов: W₁=q₁(φ₁’’+ φ₁’’’); W₁= W₂=( q₁φ₁+ q₂φ₂+ q₃φ₃)/2.

П. э. системы точечных зарядов:

19. Энергия заряженного проводника.

Пусть проводник имеет заряд q и потенциал φ. Поскольку φ во всех точках одинаков, то его можно вынести из-под знака интеграла в формуле . При учете что C=q/φ имеем

20. Энергия заряженного конденсатора.

. Эти формулы определяют полную энергию взаимодействия. Энергия заряженного конденсатора – W=ε₀E²V/2. Объемная плотность – w=W/V= ε₀E²/2

21. Энергия электростатического поля. Плотность энергии электростатического поля.

; U/d=E; Sd=V; W=εε₀E²V/2. . Электромагнитные волны переносят энергию, а значит носителем энергии является само поле. Объемная плотность – w=ED/2= εε₀E²/2

Разрядка конденсатора, проводники и изоляторы. Условие существования тока.

Разрядка конд. I, q, U – мгновенные значения. Пусть течет ток через К I=-dq/dt. По закону ОмаRI=U; U=q/C; dq/dt+q/RC=0. Разделим переменные и проинтегрируем. Получим q=q₀e^-t/τ, где q₀ – начальный заряд конденсатора, а τ – постоянная (время релаксации), имеющая размерность времени τ=RC. Итак, закон изменения тока I=-dq/dt=I₀e^-t/τ, где I₀=q₀/τ – сила тока в момент t=0.

Диэлектрики – вещества, в которых нет свободных носителей заряда.

Эл ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Токи делятся на конвенционные и токи проводимости (движение частиц обусловлено эл полем.). Т проводимости: постоянный, переменный, пульсирующий. Основная характеристика тока – сила тока J=dq/dt. Плотность тока – кол-во тока, протекающего через сечение. . J=kU, к – коэф пропорциональности (зависит от природы).

Условие существование тока – наличие носителей тока (свободных электронов). Обязательное условие – налич2ие сторонних сил.