- •Разность потенциалов
- •20. Электростатическая теорема Гаусса при наличии диэлектриков. Напряженность электростатического поля внутри диэлектрика.
- •29. Закон сохранения заряда. Два аспекта закона сохранения заряда. Дифференциальная формулировка закона.
- •30. Закон Ома. Дифференциальная форма закона Ома. Электрическое поле внутри проводника с током и вблизи его поверхности.
- •31. Сторонние силы. Природа эдс. Закон Ома для замкнутой цепи и неоднородного участка цепи
- •32. Закон Джоуля-Ленца. Дифференциальная формулировка закона
- •33. Классическая теория электропроводности. Вывод закона Ома и закона Джоуля-Ленца с помощью классической теории электропроводности.
- •34. Опыты Толмена и Стюарта. Электроны как носители тока в металлах. Эффект Холла
- •36 Эффект Пельтье и эффект Томсона.
- •37 Электропроводность газов. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Типы газовых разрядов и их особенности.
- •38 Электрический ток в вакууме. Явление термоэлектронной эмиссии. Зависимость плотности тока насыщения от температуры. Работа выхода электрона и уровень Ферми
- •39 Закон трех–вторых. Распределение электрического потенциала между электродами.
- •40 Стационарное магнитное поле. Сила Лоренца и сила Ампера.
- •45 Вихревой характер магнитного поля. Векторный потенциал
- •57.Закон электромагнитной индукции Фарадея. Направление индукционного тока, правило Ленца. Принцип действия генератора переменного тока.
- •58.Дифференциальная формулировка закона электромагнитной индукции. Вихревой характер индукционного электрического поля.
- •59.Явление самоиндукции. Индуктивность контура. Электрическая цепь, обладающая активным сопротивлением и индуктивностью.
- •60.Электрическая цепь, обладающая активным сопротивлением и емкостью. Токи зарядки и разрядки конденсатора.
- •61.Электрическая цепь, обладающая активным сопротивлением, емкостью и индуктивностью при гармоническом изменении внешней эдс. Импеданс. Сдвиг фаз между током и напряжением. Резонанс напряжений.
- •62.Мощность переменного тока. Эффективное значение силы тока и напряжения. Коэффициент мощности.
- •63.Спин электрона. Гиромагнитные эффекты.
- •64.Ток смещения. Порождение магнитного поля переменным электрическим полем. Электромагнитные волны.
- •65.Система уравнений Максвелла и их физический смысл.
- •66.Объёмная плотность энергии электромагнитного поля. Вектор Умова – Пойнтинга.
- •67.Законы электролиза Фарадея.
- •68.Сравнительная характеристика проводимости металлов, диэлектриков и полупроводников. Зонная теория. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Явление сверхпроводимости.
- •69.Скин-эффект.
- •70.Принцип действия трансформатора.
29. Закон сохранения заряда. Два аспекта закона сохранения заряда. Дифференциальная формулировка закона.
Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.
Закон сохранения заряда в интегральной форме
Вспомним, что плотность потока электрического заряда есть просто плотность тока. Тот факт, что изменение заряда в объёме равно полному току через поверхность, можно записать в математической форме:
Здесь — некоторая произвольная область в трёхмерном пространстве, — граница этой области, — плотность заряда, — плотность тока (плотность потока электрического заряда) через границу.
Закон сохранения заряда в дифференциальной форме
Переходя к бесконечно малому объёму и используя по мере необходимости теорему Стокса можно переписать закон сохранения заряда в локальной дифференциальной форме (уравнение непрерывности)
30. Закон Ома. Дифференциальная форма закона Ома. Электрическое поле внутри проводника с током и вблизи его поверхности.
Закон Ома для полной цепи:
где:
— ЭДС источника напряжения(В),
— сила тока в цепи (А),
— сопротивление всех внешних элементов цепи (Ом),
— внутреннее сопротивление источника напряжения (Ом).
Из закона Ома для полной цепи вытекают следствия:
При r<<R сила тока в цепи обратно пропорциональна её сопротивлению. А сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения
При r>>R сила тока от свойств внешней цепи (от величины нагрузки) не зависит. И источник может быть назван источником тока.
Закон Ома в дифференциальной форме
Сопротивление зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника.
Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем:
где:
— вектор плотности тока,
— удельная проводимость,
— вектор напряжённости электрического поля.
31. Сторонние силы. Природа эдс. Закон Ома для замкнутой цепи и неоднородного участка цепи
Для протекания тока в течение продолжительного времени на заряды в электрической цепи должны действовать силы, отличные по природе от сил электростатического поля, такие силы получили название сторонних сил.
Эти силы могут быть обусловлены химическими процессами, электрическими (но не электростатическими) полями, порождаемыми переменными во времени магнитными полями, и т. д. Всякое устройство, в котором возникают сторонние силы, называется источником электрического тока.
Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС) , действующей в электрической цепи или на ее участке.
Можно сказать, что ЭДС индукции возникает либо в неподвижном замкнутом проводнике, помещённом в изменяющееся во времени магнитное поле, либо в проводнике, движущемся в магнитном поле, которое может и не меняться со временем. ЭДС индукции в обоих случаях рассчитывается по формуле , но происхождение ЭДС различно.
Ома для замкнутой (или полной) цепи:
Если сопротивление внешней цепи , то имеем случай короткого замыкания. В этом случае в цепи течет максимальный ток:
При имеем разомкнутую цепь. В этом случае ток в цепи равен нулю:
Участок цепи, содержащий источник ЭДС, называется неоднородным (рис.5.11). Всякий источник ЭДС характеризуется величиной ЭДС ε и внутренним сопротивлением r.
Закон Ома для неоднородного участка цепи имеет вид: , напряжение на концах участка цепи.