4. Проводники в электростатическом поле. Распределение свободных зарядов. Поле и потенциал внутри проводника.

Проводники — это тела, в которых имеются свободные носители заряда, то есть заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться внутри этого тела. Среди наиболее распространённых твёрдых проводников известны металлы, полуметаллы, углерод (в виде угля и графита). Пример проводящих жидкостей при нормальных условиях — вода (хотя вода не полностью проводник, так на половину или даже на треть), ртуть, электролиты, при высоких температурах — расплавы металлов. Пример проводящих газов — ионизированный газ (плазма). Некоторые вещества при нормальных условиях являющиеся изоляторами при внешних воздействиях могут переходить в проводящее состояние, а именно проводимость полупроводников может сильно варьироваться при изменении температуры, освещённости, легировании и т. п.

Проводниками также называют части электрических цепей — соединительные провода и шины.

5. Электростатическое поле в диэлектрике. Свободные и связанные заряды. Диэлектрические восприимчивость и проницаемость. Электрическая индукция.

Диэлектрик (изолятор) — материал, плохо проводящий или совсем не проводящий электрический ток. Диэлектрики в электростатическом поле поляризуются. Диэлектрики (например стекло, пластмасса) — тела, в которых практически отсутствуют свободные заряды.

Свободные заряды - электрические заряды, способные перемещаться внутри вещества под действием электрического поля. Свободные заряды не принадлежат конкретным атомам или молекулам.

Связные заряды - электрические заряды, входящие в состав атомов и молекул вещества и проявляющиеся при их деформации.

Электростатическая индукция — явление наведения собственного электростатического поля, при действии на тело внешнего электрического поля. Явление обусловлено перераспределением зарядов внутри проводящих тел, а также поляризацией внутренних микроструктур у непроводящих тел.

Диэлектрическая восприимчивость вещества χe — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля.

Диэлектрическая проницаемость (е), величина, характеризующая диэлектрические свойства среды — её реакцию на электрическое поле. D = eЕ, где Е — напряжённость электрического поля, D — электрическая индукция в среде.

6. Сила и плотность тока. Законы Ома и Джоуля-Ленца.

Сила тока (часто просто «ток») в проводнике — скалярная величина, численно равная заряду , протекающему в единицу времени через сечение проводника. Обозначается буквой . Единица измерения в системе СИ — 1 Ампер (А) = 1 Кулон / секунду.

Закон Ома — открыт в 1826 году, это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Формулировка: Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка . Где: I — сила тока (А), U — напряжение (В), R — сопротивление (Ом).

Закон Джоуля — Ленца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. В словесной формулировке звучит следующим образом: Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину электрического поля . Где w — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока, — напряжённость электрического поля, σ — проводимость среды.