Вопросы и задания для самостоятельной работе по теме:

1. Почему проводник можно охарактеризовать величиной, называемой электроемкостью?

См.выше + Емкость уединенного проводника зависит от его размеров и формы, но не зависит от материала, формы и размеров полостей внутри проводника, а также его агрегатного состояния. Причиной этому есть то, что избыточные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Емкость также не зависит ни от заряда проводника, ни от его потенциала.

2. При каких условиях система, состоящая из двух проводников, представляет собой конденсатор?

Система из двух проводящих тела, имеющих достаточно большие обращенные друг к другу поверхности, разделенные узким зазором, называется конденсатором (а эти два проводящих тела называются его обкладками). Обычно обе обкладки конденсатора заряжают от одного источника напряжения, соединяя их с разноименными полюсами источника. В итоге, на сторонах обкладок, обращенных друг к другу, оказываются заряды, одинаковые по модулю (Q) и противоположные по знаку.

3. Почему заряды на обкладках конденсатора после окончания зарядки оказываются сосредоточенными на тех сторонах, которые обращены друг к другу?

Обычно обе обкладки конденсатора заряжают от одного источника напряжения, соединяя их с разноименными полюсами источника. В итоге, на сторонах обкладок, обращенных друг к другу, оказываются заряды, одинаковые по модулю (Q) и противоположные по знаку.

4. Как рассчитать потенциальную энергию взаимодействия системы дискретных точечных зарядов и заряда, непрерывно распределенного в некоторой области пространства?

-для системы дискретных точечных зарядов

-потенциал заряда, непрерывно распределенного в некоторой области пространства, энергия q*фи/2

5. Что собой представляет собственная энергия электрического взаимодействия заряженного проводника?

Представим себе систему из двух заряженных тел в вакууме. Пусть одно тело создает поле Е1,а другое-Е2. Результирующее Е=Е1+Е2. Поэтому полная энергия данной системы согласно равна сумме трех интегралов:

Integrate(еоЕ1^2/2dV)+ (еоЕ2^2/2dV)+( еоЕ1*Е2dV)

что совпадает с формулой и раскрывает полевой смысл входящих в нее слагаемых. Первые два интеграла представляют собой собственную энергию первого и второго заряженных тел и последний интеграл-энергию их взаимодействия.

Собственная энергия каждого заряженного тела- величина существенно положительная.

При всех возможных перемещениях заряженных тел, не изменяющих конфигурации зарядов на каждом теле, собственная энергия тел остается постоянной, и поэтому ее можно считать аддитивной постоянной в выражении для полной энергии.

6. Получите выражения для расчета потенциальной энергии заряженного проводника и конденсатора?

Конденсатор-

Проводник-

7. Что является носителем энергии электростатического взаимодействия, электрическое поле или заряд?

В пределах электростатики невозможно дать ответ на вопрос, где сосредоточена энергия конденсатора. Поля и заряды, их образовавшие, не могут существовать обособленно. Их не разделить. Однако переменные поля могут существовать независимо от возбуждавших их зарядов (излучение солнца, радиоволны, …), и они переносят энергию. Эти факты заставляют признать, что носителем энергии является электростатическое поле.

8. Почему объемные плотности энергии электрического поля одной и той же напряженности в диэлектрике и в вакууме разные?

См.формулу

9. В каких единицах измеряется электрическая емкость?

В СИ единицей электроемкости является фарад (Ф).

10. От чего зависит емкость уединенного проводника, конденсатора?

Электрическая емкость уединенного проводника зависит от его формы и размеров, а также от величины относительной диэлектрической проницаемости среды, в которой он находится.

Емкость конденсатора зависит от площади его пластин. При одном и том же напряжении и одинаковом расстоянии между пластинами конденсатор, у которого пластины имеют большую площадь, заряжается большим количеством электричества и в связи с этим обладает большей емкостью, чем такой же конденсатор с тем же диэлектриком, но с пластинами малого размера.

Емкость конденсатора зависит от расстояния между его пластинами (от толщины диэлектрика). Конденсатор, у которого пластины находятся на большом расстоянии друг от друга, обладает меньшей емкостью, чем такой же конденсатор, пластины которого сближены. Это объясняется тем, что при малом расстоянии между пластинами взаимодействие их разноименных зарядов сильнее, а потому конденсатор накапливает большее количество электричества.

Емкость конденсатора зависит от свойств материала диэлектрика—от его диэлектрической проницаемости. Например, при равных размерах пластин и равном расстоянии между ними конденсатор, у которого диэлектриком является слюда, имеет примерно в шесть раз большую емкость, чем конденсатор с воздушным диэлектриком

Тема №4: Электрический ток. 6 часов+10 часов СРС.

Содержание темы:

Раздел №1: Электрический ток. Основные понятия и определения

Электрический ток, сила тока, плотность тока, единицы измерения этих величин.

Электрическим током называется упорядоченное движение носителей заряда. При таком движении за конечное время через некоторую площадку переносится отличный от нуля электрический заряд. Движущиеся упорядочено носители заряда определенного знака называются носителями тока.

СИЛА ТОКА - скалярная физическая величина, равная отношению заряда, переносимого через сечение проводника за малый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Единицей силы тока является ампер (А). Для измерения силы тока применяют амперметр.

Плотность тока - векторная величина, модуль которой равен силе тока через единичную площадку, перпендикулярная скорости зарядов, а направление совпадает с направлением их скорости u.

Соотношение между плотностью тока и скоростью упорядоченного движения зарядов.

j=p*v,где p-объемная плотность заряда-носителя

Электрическое сопротивление проводника. Удельное сопротивление и удельная проводимость

R=U/I

R = rL/S. Величина R называется электрическим сопротивлением отрезка провода, а величина r =1/s - удельным сопротивлением проводника. Соотношение (3.2.5) и является математической формулировкой закона Ома в интегральной форме для однородного участка цепи: сила тока в цепи пропорциональна напряжению на участке цепи и обратно пропорциональна сопротивлению участка.