- •Лекция №1
- •Введение
- •Закон сохранения электрического заряда
- •Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона
- •Электрическое поле. Напряженность электрического поля.
- •Напряженность поля точечного заряда
- •Линии напряженности.
- •Потенциальная энергия пробного заряда в поле точечного заряда (потенциальная энергия системы двух точечных зарядов). Потенциал электрического поля.
- •Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Условие потенциальности электрического поля.
- •Эквипотенциальные поверхности.
- •Вектор градиента потенциала электрического поля. Связь напряженности и градиента потенциала.
- •Графическое изображение электрических полей.
- •Поток вектора напряженности электрического поля.
- •Теорема Гаусса
- •Дивергенция векторного поля
- •Теорема Гаусса в дифференциальном виде
- •Применение теоремы Гаусса для расчёта электрических полей
- •Поле бесконечной, равномерно заряженной плоскости
- •Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости
- •Бесконечный равномерно заряженный цилиндр (нить)
- •Два коаксиальных бесконечных равномерно заряженных цилиндра
- •Заряженная сфера
- •Концентрические равномерно заряженные сферы
- •Поле равномерно заряженного шара Принцип суперпозиции полей
- •Электрический диполь. Электрический (дипольный) момент
- •Поле точечного диполя
- •Энергия диполя в поле
- •Момент сил, действующих на диполь. Сила, действующая на диполь в неоднородном поле.
- •Электрическое поле в диэлектриках
- •Механизмы поляризации
- •Поверхностные и объёмные связанные заряды
- •Электростатическое поле в диэлектрике
- •А следовательно, . Таким образом, физической причиной ослабления поля в диэлектрике является поляризация его и появление собственного поля поляризационных связанных зарядов.
- •Вектор электрической индукции (электрического смещения)
- •Связь между векторами и .
- •Поведение векторов и на границе двух сред
- •Сегнетоэлектрики
- •В зависимости от сегнетоэлектрика петля может быть широкой или узкой.
- •Пьезоэлектрики
- •Проводники в электрическом поле
- •Поле заряженного проводника
- •Электроемкость уединенного проводника. Электроемкость проводящего шара
- •Конденсаторы. Емкость конденсаторов
- •Емкость плоского конденсатора
- •Емкость сферического конденсатора
- •Емкость цилиндрического конденсатора
- •Соединение конденсаторов
- •Энергия системы точечных зарядов
- •Энергия заряженного проводника
- •Энергия конденсатора
- •Энергия электрического поля
- •Законы постоянного тока Электрический ток
- •Плотность тока
- •Сторонние силы. Эдс сторонних сил. Напряжение.
- •Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводника.
- •Закон Ома в дифференциальной форме
- •Закон Джоуля — Ленца
- •Закон Ома для замкнутой цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи
- •Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа
- •Работа и мощность тока
- •Электронная теория проводимости металлов (классическая теория Друде — Лоренца)
- •Закон Ома в электронной теории
- •Закон Джоуля — Ленца в электронной теории
- •Закон Видемана — Франца в электронной теории
- •Затруднения классической электронной теории металлов
- •Сверхпроводимость
- •Работа выхода электрона из металла Работа, которую нужно затратить для удаления электрона из твердого тела в вакуум, называется работой выхода.
- •Контактная разность потенциалов
- •Термоэлектрические явления и их применение
- •Явление Зеебека.
- •Явление Пельтье.
- •3.Явление Томсона
- •Термоэлектронная эмиссия
- •Квантовая теория. Энергетические состояния электронов в твердых телах. Энергия Ферми
- •Классификация твердых тел по зонной теории
- •Объяснение затруднений классической теории металлов. Как справилась с затруднениями квантовая теория?
- •Полупроводники Собственная проводимость полупроводника
- •Примесная проводимость полупроводников
- •Полупроводник типа n
- •Полупроводник типа p
- •Объяснение p-n перехода с квантовой точки зрения
Сторонние силы. Эдс сторонних сил. Напряжение.
Если два заряженных тела А и В (см. рис.), находящихся под разными потенциалами ( ), соединить проводником АаВ, то по нему потечет ток, который через короткое время, когда потенциалы уравняются, прекратится. Для поддержания неизменного по времени тока необходимо поддерживать неизменной разность потенциалов , т. е. все время восстанавливать заряды соединенных тел. Это можно сделать только перенося заряды тела В обратно в тело А, введя как бы круговорот электричества, для чего контур, по которому идет ток, должен быть замкнут (AaBbA). Однако на участке BbA зарядам придется перемещаться против электрических сил. Это перемещение могут совершить лишь сторонние силы (т. е. силы не электростатической природы, а механической, химической и т. д.), которые могут действовать либо на всем протяжении цепи, либо на отдельных ее участках.
Заряды, перемещаясь, передают проводнику энергию электрического поля в виде теплоты. Однако эта потеря энергии полностью возмещается работой сторонних сил. Отношение работы сторонних сил к величине перемещаемого заряда есть величина постоянная для данного источника тока, и называется электродвижущей силой источника
.
То есть электродвижущая сила (ЭДС) определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного, положительного заряда.
По аналогии с напряженностью электростатического поля вводится величина, называемая напряженностью поля сторонних сил
,
где — сторонняя сила, действующая на заряд .
Работа сторонних сил над зарядом на участке цепи 1–2 равна
.
Разделив эту работу на , получим ЭДС, действующую на данном участке:
.
Аналогичный интеграл, вычисленный для замкнутой цепи, даст ЭДС, действующую в этой цепи:
.
Таким образом, ЭДС, действующая в замкнутой цепи (замкнутом контуре) равна циркуляции напряженности сторонних сил.
Кроме сторонних сил , на заряд действуют силы электростатического поля , и результирующая сила будет равна . Тогда работа, совершаемая этими силами на участке цепи 1–2, определяется выражением
.
Величина, численно равная работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется падением напряжения или просто напряжением на данном участке цепи. То есть напряжение , в соответствие с определением, есть величина равная
.
Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Участок, на котором на носители тока действуют сторонние силы, называется неоднородным. Для однородного участка цепи ( )
,
т. е. напряжение совпадает с разностью потенциалов на концах участка. Для неоднородного участка эти величины не совпадают.