21. Конденсаторы. Простые и составные конденсаторы.

Уединенные проводники обладают малой емкостью. Так, Земля имеет емкость лишь 700 мкф. Но на практике бывает потребность в устройствах, которые при небольшом относительно окружающих тел потенциале накапливали бы на себе (конденсировали) заметные по величине заряды. Такие устройства называются конденсаторами. В основе факт, что электроемкость возрастает при приближении к нему других тел.

Конденсаторы – два проводника, расположенных близко друг к другу (обкладки). Чтобы не было воздействия на них другими телами, им придают такую форму, чтобы поле, накапливаемое на них зарядами, было сосредоточено полностью внутри конденсатора.

Конденсаторы бывают плоские, цилиндрические, сферические.

Емкость конденсатора – величина пропорциональная заряду q и обратно пропорциональная разности потенциалов между обкладками:

Емкость плоского конденсатора:

Если площадь обкладки S, напряженность поля между обкладками:

Разность потенциалов между обкладками:

Емкость:

Соединение конденсаторов.

Их можно соединять (и видимо полученная хрень называется составным конденсатором). Соединять можно последовательно и параллелно.

Электрическая емкость C последовательно соединенных конденсаторов:

в общем случае

 

                                                                                                                        

 

В двух конденсаторов (только двух блеать):

в случае п одинаковых конденсаторов с электроемкостью С₁ каж­дый

 

                                                                C=C₁/n

 

Электрическая емкость параллельно соединенных конденса­торов:

 

в общем случае C=C₁+C₂+...+C_n

 

в случае двух конденсаторов C=C₁+C₂;

 

в случае п одинаковых конденсаторов с электроемкостью С₁ каж­дый C=nC₁. ­

21. Энергия конденсатора. Плотность энергии электрического поля.

Если на обкладках конденсатора электроемкостью С находятся электрические заряды +q и -q, то согласно формуле напряжение между обкладками конденсатора равно

В процессе разрядки конденсатора напряжение между его обкладками убывает прямо пропорционально заряду q от первоначального значения U до 0.

Среднее значение напряжения в процессе разрядки равно

Для работы А, совершаемой электрическим полем при разрядке конденсатора, будем иметь:

Следовательно, потенциальная энергия W_p конденсатора электроемкостью С, заряженного до напряжения U, равна

Энергия конденсатора обусловлена тем, что электрическое поле между его обкладками обладает энергией. Напряженность Е поля пропорциональна напряжению U, поэтому энергия электрического поля пропорциональна квадрату его напряженности.

Энергия электрического поля — Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор

21. Постоянный ток. Сила тока. Плотность тока. Сопротивление.

Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. Носителями тока могут быть электроны, ионы, заряженные частицы.

Если в проводнике создать электрическое поле, то в нем свободные электрические заряды придут в движение – возникает ток, называемый током проводимости. Если в пространстве перемещается заряженное тело, то ток называется конвекционным.

Ток может течь в твердых телах (металлах), жидкостях (электролитах) и газах (газовый разряд обусловлен движением как положительных, так и отрицательных зарядов).

За направление тока принято принимать направление движения положительных зарядов.

Основной характеристикой тока является сила тока, которая равна величине заряда, прошедшего за 1 секунду через поперечное сечение проводника.

,

Сила тока величина скалярная.

Ток, сила и направление которого не изменяются с течением времени, называются постоянным, в противном случае – переменным.

Электрический ток по поверхности проводника может быть распределен неравномерно, поэтому в некоторых случаях пользуются понятием плотность тока i.

Средняя плотность тока равна отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника.

, ,

Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

[R] = Ом