
- •Лекция №11
- •11.1. Электрические свойства тел. Электрический заряд. Закон сохранения заряда
- •11.2. Закон Кулона
- •11.3. Электростатическое поле. Напряженность электрического поля. Силовые линии поля.
- •11.4. Электрический диполь
- •11.5. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса
- •11.6. Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов.
- •11.6. Потенциал. Разность потенциалов. Потенциал точечного заряда, диполя, сферы.
- •11.7. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом
- •11.8. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков.
- •11.9. Теорема Остроградского-Гаусса для поля в диэлектрике. Связь векторов - смещения, - напряженности и - поляризованности
- •11.10. Проводники в электростатическом поле
- •11.11. Проводник во внешнем электростатическом поле. Электрическая емкость
- •11.12. Энергия заряженного проводника, системы проводников и конденсатора
- •Лекция №12
- •12.1. Электрический ток. Сила и плотность тока.
- •12.2. Электродвижущая сила источника тока. Сторонние силы. Напряжение
- •12.3. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников.
- •12.4. Закон Ома для неоднородного участка цепи
- •12.5. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока.
- •12.6. Правила Кирхгофа
- •Лекция №13
- •13.1. Классическая теория электропроводности металлов
- •13.2. Термоэлектронная эмиссия. Электрический ток в вакууме.
- •13.3. Электрический ток в газах. Виды газового разряда.
- •Самостоятельный газовый разряд и его типы
- •Лекция №14
- •14.1. Магнитное поле. Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Вектор магнитной индукции.
- •14.2. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного и кругового токов.
- •14.3. Циркуляция вектора магнитной индукции. Поле соленоида и тороида
- •14.4. Магнитный поток. Теорема Гаусса
- •14.5. Работа перемещения проводника и рамки с током в магнитном поле
- •14.6. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца
- •14.7. Магнитное поле в веществе. Намагниченность и напряженность магнитного поля.
- •14.8. Закон полного тока для магнитного поля в веществе
- •14.9. Виды магнетиков
- •Лекция 15
- •15.1. Явление электромагнитной индукции.
- •15.2. Явление самоиндукции
- •15.3. Энергия магнитного поля
- •15.4. Электромагнитная теория Максвелла.
- •1) Первое уравнение Максвелла
- •2) Ток смешения. Второе уравнение Максвелла
- •3)Третье и четвертое уравнения Максвелла
- •4)Полная система уравнений Максвелла в дифференциальной форме
- •15.5. Переменный ток
Лекция №12
Постоянный электрический ток. Электрический ток. Сила и плотность тока. Электродвижущая сила источника тока. Сторонние силы. Напряжение. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока. Правила Кирхгофа
12.1. Электрический ток. Сила и плотность тока.
Упорядоченное движение электрических зарядов называется электрическим током. Носителями тока могут быть электроны, а также положительные и отрицательные ионы. За направление тока условились принимать направление движения положительных зарядов, образующих этот ток. Если за время dt через поперечное сечение проводника переносится заряд dq, то сила тока
I=dq / dt. (12-1)
Ток, не изменяющийся со временем, называется постоянным. Для постоянного тока
I=q / t. (12-2)
Единицей силы тока
в СИ является А
- ампер. 1
А =
1 Кл/
1 с. Приборы
для измерения силы тока называются
амперметрами.
Идеальный амперметр имеет нулевое
внутреннее сопротивление. Если ток в
проводнике создается как положительными,
так и отрицательными носителями
зарядов одновременно, то
I =
.
(12-3)
Электрический ток может быть неравномерно распределен по поверхности, через которую он течет.
Более детально
электрический ток можно характеризовать
с помощью вектора
плотности тока
.
Он численно равен отношению тока dI
через расположенную перпендикулярно
направлению тока площадку dS
к величине этой площадки, т. е.
j=dI/dS А/м2 (12-4)
По направлению вектор совпадает с направлением скорости упорядоченного движения положительных зарядов. Зная в каждой точке сечения проводника, можно найти ток I через любую поверхность S, (рис.12.1)
I =
, (12-5)
где d
= dS
;
d
=
jdScos
= j
dS
; j
- проекция
на
.
12.2. Электродвижущая сила источника тока. Сторонние силы. Напряжение
Если в проводнике
создать электрическое поле и затем не
поддерживать его неизменным, то за счет
перемещения зарядов поле исчезнет и,
следовательно, ток прекратится. Для
того, чтобы поддерживать ток неизменным,
необходимо от конца проводника,
(рис.12.2) c
потенциалом
отводить приносимые туда током заряды
и переносить их к началу проводника
с большим потенциалом
,т.е. необходимо создать круговорот
зарядов.
Это возможно лишь за счет работы сторонних сил неэлектростатической природы, например, за счет протекания химических процессов в гальванических элементах.
Величина, численно равная работе сторонних сил, по перемещению единичного положительного заряда называется ЭДС и обозначается :
= AСТОР/q. (12-6)
ЭДС, как и потенциал, в СИ измеряется в вольтах. Представим стороннюю силу как
,
(12-7)
тогда работа сторонних сил на участке 1-2 цепи будет равна
,
(12-8)
а ЭДС на этом же
участке
=
,
где dl - элемент длины проводящего участка цепи. ЭДС, действующая в замкнутой цепи
,
(12-9)
т.е. ЭДС равна циркуляции вектора напряженности сторонних сил.
Однако, кроме сторонних сил, на носители тока действуют силы электростатического поля qE. Следовательно, результирующая сила, действующая в каждой точке цепи на заряд
.
(12-10)
Работа, совершаемая этой силой над зарядом q на участке 1-2 цепи,
.
(12-11)
Величина, численно равная работе, совершаемой электрическими и сторонними силами над единичным положительным зарядом, называется падением напряжения или просто напряжением U на данном участке, т. е.
U
= A
/ q =
+
.
(12-12)
Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Для него
U
=
.
(12-13)
Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называется неоднородным.
Для замкнутой цепи ( ) = 0 и поэтому U = .