(2.9)

5) Взаимосвязь напряженности и потенциала. Вектор напряженности направлен в сторону наиболее быстрого убывания потенциала. Вектор, направленный в сторону наиболее быстрого возрастания функции, называется градиентом функции. Вектор напряженности направлен в сторону, противоположную градиенту потенциала:



(2.10)

6) Поток вектора напряженности пропорционален числу линий напряженности, пересекающих данную поверхность и равен скалярному произведению вектора напряженности и вектора площади, перпендикулярного поверхности.

(2.11)

Теорема Гаусса для электрического поля: поток вектора напряженности через любую замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, находящихся внутри этой поверхности, деленной на

(2.12)
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЁМКОСТЬ. КОНДЕНСАТОРЫ

Электроемкостью (емкостью) уединённого проводника называется величина, равная отношению заряда , переданного проводнику, к потенциалу этого проводника

(3.1)

Электроемкость проводника не зависит от рода вещества и заряда, но зависит от его формы и размеров, а также от наличия вблизи других проводников или диэлектриков. Единица измерения емкости – фарад (Ф). 1 фарад – это емкость такого проводника, потенциал которого изменяется на 1 Вольт при сообщении ему заряда в 1 Кулон. . Производная от фарады: 1 микрофарад =1 мкФ = Ф; 1 нанофарад = 1нФ = Ф; 1 пикофарад = 1 пФ = Ф.

Электроемкость уединённого шара (сферы) определяется по формуле

, (3.2)

где

---

– диэлектрическая проницаемость среда, окружающая шар, – электрическая постоянная, равная 8,85· Ф/м, R – радиус шара (сферы).

Конденсатор – набор проводников, служащий для накопления электрического заряда. Конденсаторы состоят из двух проводников и разделяющего их диэлектрика, причем толщина диэлектрического слоя много меньше размеров проводников Электроемкостью конденсатора называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов между ними:



(3.3)

где – напряжение заряженного конденсатора. Простейший конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин (обкладок), расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика. Такой конденсатор называется плоским.



Рис.3.1 Электрическое поле плоского конденсатора

Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между пластинами и является однородном; однако, вблизи краев пластин и в окружающем пространстве также возникает сравнительно слабое электрическое поле, которое называют полем рассеяния. В целом ряде задач приближенно можно пренебрегать полем рассеяния и полагать, что электрическое поле плоского конденсатора целиком сосредоточено между его обкладками. Каждая из заряженных пластин плоского конденсатора создает вблизи поверхности электрическое поле, модуль напряженности которого выражается соотношением:

, (3.4)

где - поверхностная плотность зарядов обкладки; S – площадь каждой пластины; – диэлектрическая проницаемость среды, заполняющая конденсатор,

---

– электрическая постоянная. Согласно принципу суперпозиции, напряженность поля, создаваемого обеими пластинами равна сумме напряженностей каждой из пластин: . Внутри конденсатора вектора и ⁻ параллельны и однонаправлены, поэтому модуль напряженности суммарного поля равен: , где – поле от одной пластины. Вне пластин вектора направлены в разные стороны, и поэтому напряженность суммарного поля равна . Электроемкость плоского конденсатора определяется по формуле:

, (3.5)

где – площадь каждой обкладки, – расстояние между обкладками, – диэлектрическая проницаемость среды, заполняющая конденсатор, – электрическая постоянная.

Соединение конденсаторов. Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов напряжения на конденсаторах одинаковы: , а заряды равны .


Рис.3.2 Параллельное соединение конденсаторов.

Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости , заряженный зарядом , a при напряжении между обкладками равном

---

U. Отсюда следует

(3.6)

Таким образом, при параллельном соединении электроемкости складываются.

При последовательном соединении одинаковыми оказываются заряды

конденсаторов: , а напряжения на них равны , ; … Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом при напряжении между обкладками .



Рис.3.3 Последовательное соединение конденсаторов.

Поэтому электроемкость батареи конденсаторов определяется по формуле

(3.6)

Следовательно, при последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей.

---

4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Если изолированный проводник поместить в электрическое поле с напряженностью , то на свободные заряды в проводнике будет действовать сила F ⃗ = ????Е ⃗. В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, скомпенсирует полностью внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника будет равно нулю. Однако, в проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током. За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов. Для существования электрического тока в проводнике необходимо создать в нем электрическое поле сторонних сил.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда , переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени , к этому интервалу времени:

(4.1)

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным.

Если сила тока (или его направление) изменяется со временем, то такой ток называется переменным. Для переменного тока зависимость силы тока от заряда определяется через производную:

(4.2)

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А). Единица измерения тока 1 А устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током. Производными от ампера являются 1 мА = А, 1 мкА = А.

Если мы хотим определить количество заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за время

---

Смотрите также файлы

• Задание 1 Определять сущность экономической безопасности как научной категории.docx

• Список педагогов мбоу сош 2 с. Самашки, прошедших кпк в 20202022 уч гг.docx

• Определите преимущества и недостатки использования стратегической ориентации на проектную форму организации и оплаты труда производственного персонала, заполнив для этого соответствующие графы таблицы.docx

• Халмуратов Азизбек Халмуратович москва 2023 Практическое занятие.docx

• Отчёт по статьям Статья 2.pdf