- •1) Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.
- •2) Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Напряженность электрического поля точечного заряда.
- •3)Теорема Гаусса для электрического поля в вакууме.
- •4) Работа сил электрического поля по переносу заряда. Разность потенциалов. Электрический потенциал. Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом.
- •5) Теорема о циркуляции электростатического поля. Потенциальность электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда.
- •6) Емкость проводников и конденсаторов. Плоский и сферический конденсаторы.
- •7) Проводники в электрическом поле.
- •8) Энергия взаимодействия точечных зарядов. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электрического поля.
- •9) Постоянный электрический ток. Сила тока, плотность тока. Закон Ома для проводника. Сопротивление проводника.
- •10) Классическая теория электропроводности металлов. Закон Ома для проводника в дифференциальной и интегральной форме.
- •11) Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной и интегральной форме.
- •Участок .
- •14) Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Сила Лоренца. Сила Ампера.
- •15) Магнитное поле равномерно движущихся зарядов. Закон Био – Савара – Лапласа. Принцип суперпозиции.
- •16) Теорема Гаусса и теорема о циркуляции для магнитного поля.
11) Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной и интегральной форме.
Пусть на участке электрической цепи протекает постоянный ток I. Напряжение U на концах этого участка численно равно работе, совершаемой электрическими силами при перемещении единичного положительного заряда по этому участку. Это следует из определения напряжения . Отсюда работа A = q U. За время t по участку будет перенесён заряд q = I t и при этом будет совершена работа: A = q U = U I t. Это выражение работы электрического тока справедливо для любых проводников. Работа, совершаемая в единицу времени — мощность электрического тока: . В системе СИ мощность измеряется в ваттах: 1 Вт = 1 Дж/1 с = 1 В 1 А. Работа электрического тока может затрачиваться на нагревание проводника, совершение механической работы (электродвигатель) и на химическое действие тока при его течении через электролит (электролиз). Если химическое действие и механическая работа при течении тока не производятся, то вся работа электрического тока расходуется только на нагревание проводника: Q = A = U I t = I2 R t. — математическая запись закона Джоуля-Ленца в интегральной форме, позволяющая вычислить количество теплоты, выделяющейся в проводнике. Закон о тепловом эффекте электрического тока был экспериментально установлен независимо английским учёным Д. Джоулем и русским академиком Э.Х. Ленцем.
Для того, чтобы характеризовать тепловой эффект тока в различных точках проводника, выделим в нём элементарный участок трубки тока. Запишем для этого элемента закон Джоуля-Ленца: . Здесь мы использовали хорошо известные соотношения: — сопротивление участка; i = E — закон Ома в дифференциальной форме; dV = dl dS — объём выделенного элемента трубки тока. Разделив количество выделившейся теплоты dQ на время dt, получим тепловую мощность электрического тока: , . Отнеся эту величину к объёму элемента трубки тока, придём к удельной тепловой мощности: . – закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Учитывая, что i = E = , это выражение можно записать ещё и так: , .
12) Закон Ома для замкнутой цепи. Сторонние силы. Электродвижущая сила элемента.
13) Правило Кирхгофа (нет доказательства).
Правил Кирхгофа два: правило токов и правило напряжений. Правило токов относится к узлам цепи, то есть, к таким точкам схемы, где сходятся не менее трёх проводников. Правило токов гласит: алгебраическая сумма токов в узле равняется нулю: . Это первое правило Кирхгофа является следствием уравнения непрерывности или закона сохранения электрического заряда: . Правило напряжений относится к любому замкнутому контуру разветвлённой цепи.
Выделим, например, в разветвлённой сложной цепи замкнутый элемент 1-2-3-1 (рис. 7.5.). Произвольно обозначим в ветвях контура направления токов I1, I2, I3. Для каждой ветви запишем уравнение закона Ома для неоднородного участка цепи:
Участок .
Здесь R1, R2, R3 — полное сопротивление соответствующих ветвей. Сложив эти уравнения, получим формулу второго правила Кирхгофа: I1R1 – I2R2 – I3R3 = 1 + 2 – 3 – 4 + 5. Правило напряжений формулируется так: в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений напряжения равна алгебраической сумме э.д.с., встречающихся в этом контуре: .