Всего на сайте:
282 тыс. 988 статей

Главная | Физика

Вопрос 15. Проводники в электростатическом поле. Электростатическая индукция.  Просмотрен 1155

  1. Вопрос 19. Закон Ома( для участка цепи, цепи с источником ЭДС, дифференциальная формулировка). Мощность источника ЭДС.
  2. Вопрос 20. Физическая природа сопротивления. Основные представления электронной теории проводимости. Сверхпроводимость.
  3. Вопрос 21. Термоэлектронная эмиссия. Вакуумный диод: устройство, назначение и вольт- амперная характеристика.
  4. Вопрос 22. Электрический ток в жидкостях. Электролиз.
  5. Вопрос 23. Электрический разряд в газах: ионизация, вольт- амперная характеристика, виды газового разряда. Плазма.
  6. Вопрос 24. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье.
  7. Вопрос 25. Магнитное поле: магнитный момент контура с постоянным током, напряженность, закон Био- Свара.
  8. Вопрос 26. Закон Ампера. Взаимодействие прямолинейных проводников с постоянным током.
  9. Вопрос 28. Работа при перемещении проводника и контура с постоянным током в МП.
  10. Вопрос 29. Закон полного тока. Вихревой характер магнитного поля.
  11. Вопрос № 30. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
  12. Вопрос 31. Электромагнитная индукция. Вихревое электрическое поле.

Проводниками называют вещества, способные проводить электрический ток. Для того, что бы вещество являлось проводником, оно должно содержать заряженные частицы, способные достаточно свободно передвигаться по объему проводника. Типичным представителем проводников являются металлы,носителями ЭЗ в них являются свободные электроны. При помещении металла в ЭП на свободные электроны действуют электрич. силы, под действием к-рых электроны приходят в движение. Если ЭП не слишком велико, то электроны не могут покинуть объем металла и скапливаются на одной стороне проводника (рис.7), с другой стороны проводника образуется недостаток электронов, поэтому положительный заряд ионов решетки оказывается нескомпенсированным. Таким образом, на поверхности проводника появляются ЭЗ, при этом суммарный ЭЗ проводника остается неизменным.

Явление возникновения электрич. зарядов на поверхности проводника под воздействием приложенного электрич. поля называется электростатической индукцией, а возникшие заряды – индуцированными. В условиях внешнего поля устанавливается равновесие между разделёнными на поверхностях проводника положит. и отрицат. ЭЗ. Отметим, что напряжённость электрического поля внутри проводника равна нулю: поск-ку между зарядами на поверхности внутри проводника также возникает поле обратного направления по отношению к внешнему. Напряжённостью этого поля и уравновешивается приложенное поле. Важно, чтоусловия равновесия не изменяются, если проводнику сообщить избыточный ЭЗ,к-рыйтакже перераспределится по поверхности проводника и также будет создавать в пространстве вокруг проводника ЭП.

 

Вопрос №16.Ёмкость. Конденсаторы. Электрическое поле в плоском конденсаторе. Плотность энергии электрического поля.

Ёмкость. Итак, проводники обладают свойством накапливать избыточный ЭЗ. Естественно, что такой заряд (напр-р, величины Q) создаёт в окружающем пространстве ЭП и его характеризуют потенциалом φ. Известно, что потенциал прямо пропорционален ЭЗ, однако, разные проводники с одинаковым зарядом Q могут иметь различный потенциал. Для уединенного проводника формально записывают и величину С называют ёмкостью.

физический смысл этой величины определяют как заряд, сообщение к-рого проводнику изменяет его потенциал на единицу здесь приращение потенциала). Емкость не зависит от заряда проводника и его потенциала, от материала и формы проводника, и единицей измерения имеет фарад (Ф) - на практике используются дольные единицы.

На практике используются такие устройства как конденсаторы - 2 проводящих поверхности - обкладки на расстоянии dс площадью S (рис.8). Из-за ЭС индукции на ближайшей поверхности обкладки создается заряд противоположного знака, к-рый понижает потенциал другой обкладки, создавая возможность повышения итоговой ёмкости: Здесь потенциалы обкладок, а величина разность потенциалов на обкладках. Особенностью конденсатора является то, что ЭСП между обкладками м-но считать однородным , и поэтому разность потенциалов связана с напряжённостью линейно здесь (Е1, Е2 - напряжённости между обкладками, создаваемые ЭЗ каждой из пластин). Формула для величины ёмкости плоского конденсатора в зависимости от его геометрических размеров получается на основе определения ёмкости конденсатора

 

 

Вопрос №17.Поляризация в диэлектриках. Полярные и неполярные диэлектрики.

Вторая большая группа веществ, различаемых по их электрич. свойствам ¾ диэлектрики (изоляторы, известные как вещества, не проводящие электрич. ток). К диэлектрикам относятся различные виды пластмасс, стекол, керамики, кристаллы солей, сухая древесина, многие чистые жидкости (дистиллированная вода, масла, бензины), газы, помещённые в не очень сильных внешних полях.

Поскольку вещество состоит из электрич. заряжённых частиц, то все материалы взаимодействуют сЭП. В диэлектрике электроны в «свободном состоянии», составляющие электронный газ в проводнике, практически отсутствуют, поэтому приложение поля не приводит к разделению зарядов. Все заряжённые частицы, образующие данное непроводящее вещество, связаны между собой (находятся внутри атомов или молекул) и не способны передвигаться по объёму тела.

Диэлектрики полярные, неполярные.
В настоящее время принято разделение линейных диэлектриков по механизмам поляризации молекул. Неполярные диэлектрики (нейтральные) — состоят из неполярных молекул, у которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов совпадают. Следовательно неполярные молекулы не обладают электрическим моментом и их электрический момент p = q • l = 0. Примером практически неполярных диэлектриков, применяемых в качестве электроизоляционных материалов, являются углеводороды, нефтяные электроизоляционные масла, полиэтилен, полистирол и др.
Полярные диэлектрики (дипольные) — состоят из полярных молекул, обладающих электрическим моментом. В таких молекулах из-за их асимметричного строения центры масс положительных и отрицательных зарядов не совпадают. При замещении в неполярных полимерах некоторой части водородных атомов другими атомами или не углеводородными радикалами получаются полярные вещества. При определении полярности вещества по химической формуле следует учитывать пространственное строение молекул. К полярным диэлектрикам относятся феноло-формальдегидные и эпоксидные смолы, кремнийорганические соединения, хлорированные углеводороды и др.

 

 

Вопрос №18.Сила и плотность электрического тока. Условия существования электрического тока. ЭДС и напряжение.

Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. (ЭТ)

Для определения характеристики переноса ЭЗ делят величину заряда прошедшего через площадку, на площадь ΔSи промежуток времени Δt (рис.1). Полученная т.о. характеристика называется плотностью ЭТ:

плотностьюЭТназывается векторная физич. величина, модуль к-рой равен количеству ЭЗ, протекающего в единицу времени через площадку единич. площади, расположенную нормально движению заряда, а направление совпадает с направлением переноса ЭЗ.

Поток вектора плотности тока играет важную роль в изучении ЭТ и именуется как сила ЭТ. Сила электрического тока равна электрическому заряду, протекающему через сечение проводника вединицу времени: По определению, сила тока является скалярной физич. величиной, описывающей движение ЭЗ усреднённо – выступая характеристикой, описывающей свойства тока в пределах нек-рого сечения проводника целиком, без конкретизации распределения в пределах площади рассматриваемой поверхности. Единица силы ЭТ Ампер (А) - основная ед-ца СИ.

При каких жеобщих условиях относит-но длительное время может существовать электрич. ток.

1-ое из них – наличие проводников, т.к. заряженные частицы могут двигаться только в проводниках.

Сл-но, для поддержания ЭТ тока в проводнике необходимо постоянно переносить заряды с одной стороны проводника на другую. Иными словами, необходимо создать замкнутый проводящий контур, по к-рому может циркулировать постоянный ток. Обязательность наличия замкнутого контура также обосновывается законом сохранения ЭЗ. Для того чтобы переносить заряды с одной стороны рассматриваемого проводника на другую необходимо постоянно совершать работу против сил ЭП. Т.е., в контур необходимо включить устройство, совершающее эту работу. Сл-но, упомянутое устройство для переноса зарядов против сил ЭСП (назовём его источником ЭДС или генератором тока), должно переносить заряды с помощью любых сил, кроме электростатич., и его существование в цепи является 2-ым условием сущ-ния ЭТ.

ЭДС. Основной характеристикой источника явл-ся электродвижущая сила (ЭДС)работа, совершаемая сторонними силами по перемещению единичного положительного ЭЗ по контуру электрической цепи, т.е. Отметим, что поск-ку величину сторонней силы м-но выразить, следуя закону Кулона, т.е. как а работа то для ЭДС и напряжённости поля сторонних сил м-но получить соотношение ЭДС выражается циркуляцией вектора напряжённости ЭП по контуру цепи L.Единицей измеренияЭДС в СИ ¾ [ ] = 1 Вольт.ЭДС источника равна 1 Вольт, если он совершает работу величиной в 1Джпри перемещении в цепи заряда величины 1Кл:

× ЭСП, создаваемое ист-ком ЭДС, совершает положительную работу по перемещению положит. ЭЗ в направлении уменьшения потенциала поля. Источник тока проводит разделение электрических зарядов – на одном полюсе накапливаются положительные заряды, на другом отрицательные. Т.о., в цепи д-на происходить работа и в проводнике, и внутри источника. Суммарная работа электростатич. исторонних силпоперемещению единич. положительного зарядавыражает величинуэлектрического напряжения Uнаучастке цепи. В том случае, когда сторонние силы отсутствуют, электрическое напряжение совпадает с разностью потенциалов ЭП, ток в этом случае определяется из

× Для протекания ЭТ по участку цепи, обладающему электрич. сопротивлением R, необходимо совершать работу, по преодолению сил сопротивления. Величина носит название падения напряжения на проводнике с сопротивлением R (или, короче, на сопротивлении R) и равна этой работе для единич. положительного заряда. Так что падение напряжение на сопротивлении R легко оценить согласно закону Ома (в форме

 

Предыдущая статья:Вопрос №9.. Внутренняя энергия и теплота. Распределение энергии по степеням свобод.. Следующая статья:Вопрос 19. Закон Ома( для участка цепи, цепи с источником ЭДС, дифференциальная формулировка). Мощность источника ЭДС.
page speed (0.0133 sec, direct)