15.Энергия заряженных проводников и конденсаторов.

15.1. Энергия заряженного проводника

=Ф

Представим проводник имеющий заряд, емкость и потенциал(q,C, ). Увеличиваем заряд этого проводника на dq. Переносим заряд dq из бесконечности на проводник, затратив на это работу, равную:

Чтобы зарядить тело от нулевого потенциала до , необходимо совершить работу

Энергия заряженного проводника равна той работе, которую необходимо совершить, чтобы зарядить этот проводник:

Эту формулу можно получить и из того, что потенциал проводника во всех его точках одинаков, так как поверхность проводника является эквипотенциальной.

Найдем из

Где

15.2. Энергия заряженного конденсатора

Как всякий заряженный проводник, конденсатор обладает энергией , которая в соответствии с формулой: Равна(1):

Где q – заряд конденсатора, C – емкость, ∆ - разность потенциалов между обкладками конденсатора. Используя выражение (1), можно найти механическую силу, с которой пластины конденсатора притягивают друг друга. Предположим что расстояние x между пластинами меняется на величину dx. Тогда действующая сила совершает работу dA= Fdx вследствие уменьшения потенциальной энергии системы Fdx = -dW, откуда

Произведя дифференцирование при конкретном значении энергии, найдем искомую силу:

Знак минус указывает, что сила F является силой притяжения.

16. Энергия электростатического поля.

Преобразуем формулу , выражающую энергию плоского конденсатора посредством заряда и потенциалов, воспользовавшись выражением для емкости плоского конденсатора(С=ℇℇ₀S/d) и разности потенциалов между его обкладками (∆ = Ed). Тогда

Где V=Sd - объем конденсатора. Эта формула показывает что энергия конденсатора выражается через величину, характеризующую электростатическое поле, - напряженность E

Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема)

…

17. Величины, характеризующие электрический ток

Электрический ток – любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов.

Основными величинами, характеризующими электрический ток, являются: сила тока, напряжение, работа, мощность и плотность тока.

Плотность тока – физическая величина определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока.

J = {А/м²}

Сила тока – скалярная физическая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим

I =

для постоянного тока:

I = {А}

Напряжение - физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда.

U = {В}

Работа – При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За время Δt по цепи протекает заряд . Электрическое поле на выделенном участке совершает работу 

{Дж}

где U = Δφ₁₂ – напряжение. Эту работу называют работой электрического тока.

Мощность электрического тока равна отношению работы тока ΔA к интервалу времени Δt, за которое эта работа была совершена:

P = =UI=I²R=U²/R {Вт}