Энергия уединенного заряженного проводника:

Рассмотрим уединенный проводник, заряд, потенциал и емкость которого соответственно равны Q, φ и С. Увеличим заряд этого проводника на dQ. Для этого необходимо перенести заряд dQ из бесконечности на уединенный проводник, при этом затратив на это работу, которая равна  -элементарная работа сил электрического поля заряженного проводника">  Чтобы зарядить тело от нулевого потенциала до φ, нужно совершить работу   (2)  Энергия заряженного проводника равна той работе, которую необходимо совершить, чтобы зарядить этот проводник:   (3)  Формулу (3) можно также получить и условия, что потенциал проводника во всех его точках одинаков, так как поверхность проводника является эквипотенциальной. Если φ - потенциал проводника, найдем    где Q=∑Q_i - заряд проводника. 

26. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля.

Конденсатор состоит из заряженных проводников поэтому обладает энергией, которая из формулы равна    где Q — заряд конденсатора, С — его емкость, Δφ — разность потенциалов между обкладками конденсатора. 

Энергия электростатического поля.

Используем выражение, которое выражает энергию плоского конденсатора посредством зарядов и потенциалов, используя выражением для емкости плоского конденсатора (C=ε₀εS/d) и разности потенциалов между его обкладками (Δφ=Ed. Тогда   (7)  где V= Sd — объем конденсатора. Формула (7) говорит о том, что энергия конденсатора выражается через величину, характеризующую электростатическое поле, — напряженность Е.  Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема)   (8) 

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

1. Электрический ток, его характеристики: сила и плотность тока.

Электри́ческий ток — направленное движение заряженных частиц. Сила и плотность тока Электрический ток имеет количественные характеристики: скалярную — силу тока, и векторную- плотность тока. Сила тока — физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени (измеряется в амперах). По закону Ома : l=U/R Плотность тока — вектор, абсолютная величина которого равна отношению силы тока, протекающего через некоторое сечение проводника, перпендикулярное направлению тока, к площади этого сечения, а направление вектора совпадает с направлением движения положительных зарядов, образующих ток. Согласно закону Ома в дифференциальной форме : J= E.

2. Однородный участок электрической цепи. Закон Ома в интегральной и дифференциальной (локальной) форме записи для однородного участка электрической цепи.

Однородный участок цепи-участок цепи, на котором не действуют сторонние силы(эдс). Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме записи для однородного участка электрической цепи: лок: i=γE Инт: I=U/R

3. Сопротивление проводников. Зависимость сопротивления проводника от его формы, материала и размеров. Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость.

Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему. Зависимость сопротивления от размеров проводника Для проводника длиной l и поперечным сечением S сопротивление определяется по формуле R=pl/S где ρ - удельное сопротивление - характеристика материала из которого изготовлен проводник. Зависимость сопротивления от температуры Причиной возникновения сопротивления является рассеяние (столкновение) носителей заряда на атомах решетки. При увеличении температуры, во-первых, увеличивается тепловая скорость электронов, во-вторых, увеличивается амплитуда колебания атомов относительно их равновесного положения. Указанные явления приводят к потерям энергии носителями заряда. Ток через проводник при этом уменьшится, т.е. сопротивление проводников при нагревании увеличивается. Сверхпроводи́мость — свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура). Сверхпроводимость — квантовое явление. Оно характеризуется также эффектом Мейснера, заключающемся в полном вытеснении магнитного поля из объема сверхпроводника. Существование этого эффекта показывает, что сверхпроводимость не может быть описана просто как идеальная проводимость в классическом понимании.