- •26. Электрический заряд и его свойства. Закон Кулона.
- •27. Силовая характеристика поля – вектор напряжённости. Напряжённость поля точечного заряда. Принцип суперпозиции полей.
- •Принцип суперпозиции полей.
- •28. Энергетическая характеристика поля – потенциал. Потенциал поля точечного заряда. Принцип суперпозиции полей.
- •29. Работа сил поля при перемещении точечного заряда. Теорема о циркуляции вектора напряжённости.
- •30. Связь напряжённости и потенциала. Слп и ипп, их свойства.
- •31. Поток вектора напряжённости. Теорема Гаусса.
- •32. Расчёт напряжённости поля и разности потенциалов равномерно заряжённой бесконечной плоскости.
- •33. Расчёт напряжённости поля и разности потенциалов равномерно заряженного бесконечного цилиндра.
- •34. Расчёт напряжённости поля и разности потенциалов равномерно заряженной сферы.
- •35. Проводники в электростатическом поле. Электроёмкость. Конденсаторы.
- •Конденсаторы.
- •36. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Поляризованность.
- •37. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.
- •38. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.
- •39. Энергия системы зарядов.
- •43. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Напряжение.
- •Сторонние силы, действующие со стороны источника тока на заряды.
- •44. Закон Ома. Сопротивление проводников.
- •45. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца.
- •46. Классическая теория электропроводности Друде – Лоренца. Недостатки и границы применимости теории. Основные положения теории. Экспериментальные подтверждения положений теории.
- •Закон Ома и Джоуля – ленца на основе классической теории электропроводности металлов.
- •Недостатки и границы применимости теории.
37. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.
Введём электрическое смещение – величину, не зависящую от свойств среды.
Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике: (3) т. е. поток вектора смещения электростатического поля в диэлектрике сквозь любую замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных электрических зарядов, заключенных внутри этой поверхности. В такой форме теорема Гаусса верна для электростатического поля как для однородной и изотропной, так и для неоднородной и анизотропной сред. Для вакуума Dn = ε0En (ε=1), и поток вектора напряженности Е сквозь произвольно выбранную замкнутую поверхность равен Так как источниками поля Е в среде являются как свободные, так и связанные заряды, то теорему Гаусса для поля Е в самом общем виде можно записать как где ∑Qi и ∑Qsv— соответственно алгебраические суммы свободных и связанных зарядов, которые охватываются замкнутой поверхностью S. Но эта формула неприменима для описания поля Е в диэлектрике, поскольку она выражает свойства неизвестного поля Е через связанные заряды, которые, в свою очередь, определяются им же. Это еще раз показывает целесообразность введения вектора электрического смещения.
38. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.
Применим (используем) теорему Гаусса для вектора напряжённости и теорему о циркуляции вектора (вектора напряжённости электрического поля).
E1 E2
При переходе из первого диэлектрика во второй остаются равными: тангенциальная составляющая напряжённости и нормальная составляющая электрического смещения, изменяются нормальная составляющая напряжённости и тангенциальная составляющая электрического смещения. Силовые линии поля (напряжённости) преломляются при переходе из одного диэлектрика в другой и испытывают разрыв. Линии электрического смещения только преломляются, разрыва – нет.
39. Энергия системы зарядов.
Энергия системы зарядов.
1
40. Энергия проводника, конденсатора.
1
2
Энергия конденсатора.
41. Энергия электрического поля. Объёмная плотность энергии.
В случае однородного поля.
В случае неоднородного поля.
Энергия локализована (сосредоточена) в поле.
Объёмная плотность энергии электростатического поля – энергия единицы объёма.
Эта (данная) формула справедлива в случае изотропного диэлектрика.
42. Характеристики электрического поля. Условия существования. Уравнение непрерывности.
Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов.
Условия существования:
наличие свободных заряженных частиц;
наличие электрического поля.
Сила тока – это величина, определяемая зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени.
Плотность тока – это величина, определяемая силой тока, проходящего через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярно направлению тока.
Плотность тока – это вектор, направление которого совпадает с направлением упорядоченного движения положительно заряженных частиц.
Определим плотность тока (покажем это выражение).
Сила тока сквозь произвольную поверхность S:
С учётом определения силы тока, а так же исходя из определения полного потока сквозь замкнутую поверхность, можно записать уравнение непрерывности (уравнение закона сохранения электрического заряда):
Убыль заряда в объёме в единицу времени равна полному потоку плотности тока через поверхность, охватывающую объём, в которой находится заряд.
В случае постоянного тока распределение заряда остаётся постоянным (распределение заряда постоянно).
Уравнение непрерывности.
Дифференциальная форма общего уравнения непрерывности такова:
где
∇• — дивергенция,
t — время,
j — плотность потока (см. ниже),
σ — добавление q на единицу объёма в единицу времени. Члены, которые добавляют (σ > 0) или удаляют (σ < 0) q, называются «источниками» и «стоками» соответственно.
Это общее уравнение может быть использовано для вывода любого уравнения непрерывности, начиная с простого уравнения неразрывности и до уравнения Навье-Стокса.
Если q — сохраняющаяся величина, которая не может быть создана или уничтожена (например, энергия), тогда σ = 0, и уравнение непрерывности принимает вид: