Шпора по экзаменационым вопросам, страница 3

Этому условию удовлетворяют: плоский, сферический и цилиндрический конденсаторы.

Ёмкость конденсатора равна:

q — заряд одного из проводников.

U — разность потенциалов.

12.     Электроемкость конденсаторов

различной геометрической конфигурации.

Плоский конденсатор

Две параллельные пластины разделенные диэлектриком.

Напряженность внутри конденсатора: Е = G/ε0

Разность потенциалов:

Следовательно:

Если между пластинами нет вакуума, а диэлектрик то:

Сферический конденсатор

Две сферы заключенные одна в одну.

Разность потенциалов двух сфер:

Ёмкость:

Цилиндрический конденсатор

Соединение конденсаторов:

При параллельном соединении напряжение на параллельных конденсаторах одинаково (q1= C1*U; q2= C2*U; q3= C3*U) общий заряд: qобщ = q1+ q2+ q3 = C1U+C2U+C3U = (C1+C2+C3)U.

При параллельном соединении заряд на конденсаторах одинаков. Напряжение на конденсаторах:

Общее напряжение:

При параллельном соединении ёмкость складывается, а при последовательном вычитается.

13.      Энергия заряженного конденсатора.

Плотность энергии электрического поля.

Энергия взаимодействия двух зарядов равна:  

но .Следовательно: W= φ1*q2 или W= φ2*q1.

Можно записать:

Энергия взаимодействия системы из «n» зарядов равна: .

Так как любой заряжённый проводник имеет одинаковый потенциал, то энергия взаимодействия зарядов этого проводника равна

q – суммарный заряд

Так как ёмкость проводника ,  то  q = C*φ  

Конденсатор, как любого заряжённого проводника обладает энергией:  

Так как для полного конденсатора

U=E*d то получим

Но S*d = V – объём конденсатора.

Энергия конденсатора сосредоточена в электрическом поле:

Плотность энергии электрического поля равна:

14.     Электрический ток.

Условия существования электрического тока.

Электрический ток – это направление движение заряженных частиц. При включении электрического поля хаотические движущиеся заряды начинают двигаться вдоль поля.

Для существования тока необходимы два условия:

1) Наличие свободных зарядов.

2) Наличие электрического поля.

Характеристикой электрического тока является силой тока:

Для постоянного тока:

[I]=А «амперах» - основная единица в системе СИ.

Электрический ток может быть распределён по сечению проводника не равномерно, поэтому вводят плотность тока:

Если проводник однородный то        

15.    Сторонние силы.

Электродвижущая сила (ЭДС).

Если в проводнике создать электрическое поле то ток, вызванный им быстро прекратится, создав индуцированные заряды на концах проводника. 

Чтобы поддерживать ток индукционные заряды необходимо перемещать в исходное место.

Это можно сделать только силами не электрической природы (сторонними силами), т.к. работа электрического контура по замкнутому контуру равна нулю.

Характеристикой интенсивности сторонних сил является электродвижущая сила (ЭДС).

ЭДС ()       - ЭДС    []=B (Вольтах)

Аст – работа стороних сил по переносу заряда q0.

Разность потенциалов

Участок цепи на котором действует ЭДС называется источником тока.

Если на участке цепи действуют и сторонние силы и электрические, то полоня работа равна: А1,2стэл, но Аст=(φ1- φ2)*q0;  А1,2=*q0+(φ1- φ2)*q0

Величина:  называется напряжением.

16.     Закон Ома для однородного участка цепи

в интегральной и дифференциальной форме.

Участок цепи однородный, если на нём не действует ЭДС.

Ом экспериментально установил, что сила тока текущего по проводнику пропорциональна разности потенциалов на его концах. I=G*U

G – коэффициент пропорциональности который называется проводимость проводника. [G]= А/B = Си (Сименс)

Величина R = 1/G – обратная проводимости сопротивления проводника. [R] = B/A = Ом

Тогда закон Ома:  - закон Ома в интегральной (общей) форме.

Для проводников с постоянным сечением сопротивление равно:  l-длина;

S – площадь сечения; - «ро» удельное сопротивление.

Заменим в законе Ома: I = j*S;  U=E*l;  .

Получим:  - закон Ома в дифференциальной (частной) форме.

Величина 1/= =>   или

Для металлов сопротивление пропорционально температуре: R=R0(1+t)=R0T

R0 – сопротивление при t=00C (T=273 K)