E =
Кулоновская сила взаимодействия двух точечных зарядов в диэлектрике уменьшается в e раз по сравнению с вакуумом:
F12 =
Силы между заряженными телами в отличие от сил всемирного тяготения зависят от свойств среды, в которой эти тела находятся.
Соответственно, в диэлектрике уменьшается напряженность поля точечного заряда, диполя, заряженной сферы и т.д.
Аналогично уменьшается и разность потенциалов.
Напряженность поля вне равномерно заряженной сферы совпадает с напряженностью поля точечного заряда, равного заряду сферы и помещенного в ее центре.
E =
Напряженность поля бесконечной равномерно заряженной плоскости постоянна (одинакова на любом расстоянии от плоскости) и зависит лишь от поверхностной плотности заряда.
E =
В случае среды с относительной диэлектрической проницаемостью e, напряженность поля уменьшится в e раз:
для сферы или точечного заряда E =
для плоскости E =
Если между платин конденсатора пометить диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью e, то емкость конденсатора возрастет в e раз:
C =
Напряженность электрического поля зависит от относительной диэлектрической проницаемости среды e поэтому при наличии нескольких граничащих диэлектриков на границе разрыва двух сред напряженность поля меняется скачком (линии вектора Е терпят разрыв).
Поляризация диэлектриков в сильном электростатическом поле используется в электрических фильтрах для очистки газа от угольной пыли.
Когда сила тяжести частиц, задержанных фильтром, становится больше их силы притяжения к электродам, пыль оседает на дно фильтра.
ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА(уч.10кл.стр.400-402, 403-406)
Конденсатор (см.выше уч.10кл.стр. 400-402)
Потенциальная энергия пластин конденсатора. Рисунок (стр.403)
Формула потенциальной энергии плоского конденсатора. Обозначение
Определение объемной плотности энергии электростатического поля. Единицы измерения
Формула объемной плотности энергии плоского конденсатора и ее физический смысл
Применение конденсаторов в лампах-вспышках
Как и любая система заряженных тел, конденсатор обладает энергией. Вычислим ее.
Работа, совершаемая при разделении положительных и отрицательных зарядов, сообщаемых пластинам конденсатора, равна энергии, приобретаемой конденсатором.
Потенциальная энергия пластин конденсатора
Пластины конденсатора притягиваются одна к другой, обладая определенной потенциальной энергией.
Рассчитаем энергию электростатического поля, накопленную конденсатором, если заряд на его платинах +Q –Q, а разность потенциалов между ними U.
Сила кулоновского притяжения пластины конденсатора определяются напряженностью поля, созданной противоположной пластиной.
E+ = E- = E =
F+ = F- = Q
Под действием кулоновских сил притяжения пластины, предоставленные сами себе, схлопнутся. Считая их конечную энергию равной нулю, получаем, что работа сил электростатического поля равна потенциальной энергии пластин:
A = W
Работа по перемещению каждой пластины на расстояние d/2 в центр конденсатора (где пластины могли бы схлопнуться)
A+ = F+ ; A- = F-
Полная работа и потенциальная энергия электростатического поля конденсатора:
A = A+ + A- = = W
Потенциальная энергия электростатического поля плоского конденсатора ( учитывая, что C = ) пропорциональна его емкости и квадрату напряжения между обкладками:
W = =
W =
Вся эта энергия сосредоточена в электрическом поле.
Концентрация энергии электростатического поля в пространстве характеризуется объемной плотностью энергии поля.
Объемная плотность энергии электростатического поля – физическая величина, равная отношению энергии электростатического поля, сосредоточенного в объеме, к этому объему.
w =
Единица измерения – Дж/м3
1 Дж/м3 равен объемной плотности энергии однородного электростатического поля, в 1м3 которого содержится энергия 1 Дж.
Объемная плотность энергии поля конденсатора пропорциональна квадрату напряжения напряженности поля:
w =
где E = - напряженность поля в конденсаторе
Объемная плотность энергии электростатического поля пропорциональна квадрату напряженности поля.
Энергия электростатического поля, запасенная в конденсаторе, используется, например, в лампах –вспышках.
Конденсатор может долго накапливать энергию и очень быстро отдавать ее.
Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Направленное движение свободных зарядов (носителей заряда) в проводнике возможно под действием внешнего электрического поля.
За направление тока принимается направление движения положительно заряженных частиц.
Сила т ока в данный момент времени – скалярная физическая величина, равная пределу отношения величины электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени его прохождения
I = = (производная заряда по времени)
Единица измерения – А (Ампер) = Кл/с
Постоянный электрический ток – ток, сила которого не изменяется с течением времени.
Источник тока – устройство, разделяющее положительные и отрицательные заряды.
Сторонние силы – силы неэлектрического происхождения, вызывающие разделение зарядов в источнике тока.
ЭДС – скалярная физическая величина, равная отношению работы сторонних сил по перемещению положительного заряда от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда:
ε = Aст/q
ЭДС равна напряжению между полюсами разомкнутого источника тока.
Закон Ома для однородного проводника (участка цепи):
сила тока в однородном проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
I = U/R
Сопротивление проводника прямо пропорционально его удельному сопротивлению и длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения.
R = ρ
Единица измерения – Ом = В/А
Резистор – проводник с определенным постоянным сопротивлением
Удельное сопротивление – скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади.
Обозначение - ρ
Единица измерения – Ом*м
Удельное сопротивление металлического проводника линейно возрастает с температурой
ρ = ρ0 (1+ αt)
ρ0 – удельное сопротивление при T0 = 293оК, DT = T - T0;
a – температурный коэффициент сопротивления, особый для каждого металла
Единица измерения – 1/К = К-1
Удельное сопротивление полупроводника уменьшается при увеличении температуры из-за увеличения числа свободных зарядов, способных переносить электрический ток.
Дырка – вакантное электронное состояние в кристаллической решетке имеющее избыточный положительный заряд.
Сверхпроводимость – физическое явление, заключающееся в скачкообразном падаении до нуля сопротивления вещества.
Критическая температура – температура скачкообразного перехода вещества из нормального состояния в сверхпроводящее.
Изотопический эффект – зависимость критической температуры от массы ионов в кристаллической решетке.
Электрический ток в полупроводнике обусловлен согласованным движением пар электронов, связанных между собой взаимодействием с кристаллической решеткой.
При последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи равно сумме их сопротивлений.
При параллельном соединении резисторов проводимость цепи равна сумме их проводимостей.
Закон Ома для замкнутой цепи:
сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи
I =
R и r – внешнее и внутреннее сопротивления цепи
Закон Ома для замкнутой цепи с несколькими последовательно соединенными источниками тока:
сила тока в замкнутой цепи с последовательно соединенными источниками тока прямо пропорциональна алгебраической сумме их ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи
I =
Амперметр измеряет силу электрического тока, включается в цепь последовательно.
Шунт – проводник, присоединенный параллельно амперметру для увеличения предела его измерений
Rш =
RA – внутреннее сопротивление амперметра
n - кратность изменения предела измерения
Вольтметр измеряет электрическое напряжение, включается в цепь параллельно.
Дополнительное сопротивление – проводник, присоединяемый последовательно с вольтметром для увеличения пределов его измерений
Rд = RV (n – 1)
RV – внутреннее сопротивление вольтметра
Количество теплоты, выделяющееся в проводнике, равно работе электрического тока.
Закон Джоуля-Ленца:
количество теплоты, выделяемое в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения по нему тока.
Q = I2 R t
Мощность электрического тока – работа, совершаемая в единицу времени электрическим полем при упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике
P = = = I2R = = IU
Потребителю передается максимальная мощность, если сопротивление нагрузки равно суммарному сопротивлению источника тока и подводящих проводов.
Жидкости, как и твердые тела, могут быть проводниками электрического тока.
Электролиты – вещества, растворы и расплавы которых обладают ионной проводимостью.
Электролитическая диссоциация – расщепление молекул электролита на положительные и отрицательные ионы под действием растворителя.
Электролиз – выделение на электродах веществ, входящих в состав электролита, при протекании через его раствор (или расплав) электрического тока.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
