40. Энергия заряженного проводника. Энергия заряженного конденсатора.

В поле проводника перемещаем заряд dq.

П ри переносе заряда dq из бесконечности на проводник, имеющий потенциал φ, емкость С, совершается работа.

При этом заряд проводника увеличивается на dq.

Р абота, затрачиваемая на зарядку проводника от нулевого потенциала (φ = 0) до φ

Энергия заряженного проводника равна той работе, которую необходимо совершить, чтобы зарядить этот проводник:

Энергия заряженного конденсатора.

Если заряженный конденсатор замкнуть на лампочку, то она будет гореть. Следовательно, конденсатор обладает энергией.

41. Объемная плотность энергии электрического поля

О бъемная плотность энергии:

S – площадь обкладок конденсатора,

d – расстояние между обкладками.

- энергия, приходящаяся на единичный объем однородного поля.

42. Уравнение Пуассона и Лапласа. Основная задача электростатики

У

Уравнение Пуассона описывает распределение потенциалов в пространстве, если электрическое поле создано системой проводников и в пространстве между проводниками имеются свободные заряды.

равнение Пуассона

У

Если в пространстве между проводниками свободных зарядов нет, следовательно объемная плотность зарядов ρ = 0. Потенциал является только функцией координат φ(x,y,z).

равнение Лапласа

Основная задача электростатики: решение уравнения Пуассона или уравнения Лапласа.

43. Понятие об электрическом токе. Сила тока

• Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов.

• В проводнике под действием приложенного электрического поля свободные электрические заряды перемещаются: положительные – по полю, отрицательные – против поля, т.е. в пространстве возникает электрический ток, называемый током проводимости.

Носители зарядов совершают сложное движение:

1) хаотическое со скоростью v ~ .

2) направленное со скоростью v ~ Е (скорость распространения электрического поля равна скорости электромагнитной волны – 3·108 м /с).

Условия появления и существования тока проводимости:

1. Наличие в среде свободных носителей заряда, т.е. заряженных частиц, способных перемещаться. В металле это электроны проводимости; в электролитах – положительные и отрицательные ионы; в газах – положительные, отрицательные ионы и электроны.

2. Наличие в среде электрического поля, энергия которого затрачивалась бы на перемещение электрических зарядов. Для того чтобы ток был длительным, энергия электрического поля должна все время пополняться, т.е. нужен источник электрической энергии – устройство, в котором происходит преобразование какой-либо энергии в энергию электрического поля.

• За направление тока условно принято направление движения положительных зарядов.

С ила тока

сила тока численно равна заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени.

В СИ: [1А = 1Кл / 1с].

Д вижение носителей заряда одного знака эквивалентно движению носителей противоположного знака в противоположном направлении.

Если ток создается двумя видами носителей:

Для постоянного тока: