1 4. Энергия электростатического поля.

q – заряд одной обкладки, Δφ – разность потенциалов. Вычислим работу по переносу заряда Δq с одной обкладки на другую: эта работа по величине равна энергии поля между пластинами конденсатора, которая выделяется при разряде (исчезновении поля) во внешней цепи. Объемная плотность энергии или В общем случае полная энергия может быть вычислена как W= Для уединенного проводника: W=

Энергия взаимодействия системы неподвижных точечных зарядов: W= ; где φ_i – потенциал поля всех зарядов (исключая Q_i) в месте расположения заряда Q_i.

15. Сила тока и плотность тока.

Р ассмотрим проводящую среду. Для электронов => V≈10⁵ м/с; В состоянии равновесия [v]= При наложении ЭП на хаотическое движение зарядов накладывается дрейф зарядов в поле. Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. Направление тока – направление движения положительных зарядов. При включении поля на время каждый заряд приобретает некоторую скорость вдоль направления поля: (qE) Пусть τ – время релаксации, тогда и среда будет рассеивать энергию и нагреваться при пропускании тока. Сила и плотность тока: v– скорость дрейфа; q– заряд одной частицы; n– концентрация; Тогда заряд, прошедший через поперечное сечение проводника. Плотность тока – заряд, проходящий через единицу времени через единицу площади поперечного сечения пр-ка. j= [ j ] = 1 А/м² (ампер на метр²); Сила тока в проводнике равна величине заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени. I= [I] = 1 А (Ампер); S – произвольная поверхность, перекрывающая проводник. Уравнение непрерывности: Вычислим I – поток вектора через произвольную поверхность, расположенную внутри проводника. Очевидно, он равен убыли положительного заряда, заключенного внутри S: - - -

1 6. Проводимость и закон Ома для металлов.

В металлическом проводнике j=nvq=nV_De=n Закон Ома в дифференциальной форме j=σE; σ – электрическая проводимость среды; I=jS=σSE=σ или по-другому I= – закон Ома; U – разность потенциалов (В), R – электрическое сопротивление; Для проводника цилиндрической формы R=ρ ρ – удельное сопротивление; L – длина проводника; S – площадь поперечного сечения проводника.

1 7. Соединение сопротивлений.

а) последовательное соединение R=R₁+R₂+…+R_n;

б) параллельное соединение

1 8. Закон Джоуля-Ленца.

Пусть имеется произвольный участок цепи, между концами которого создана разность потенциалов U=φ_A+φ_B; Пусть I – сила тока, тогда за время Δt по цепи пройдет заряд ∆q=I∆t; Работа по переносу заряда

A=∆q∆φ=IU∆t; – работа тока, которая полностью превращается в тепло. Мощность тока P= Если между A и B находится резистор A=I²R – закон Джоуля-Ленса.

1 9.Электродвижущая сила.

С истема проводников, в которой действуют только ЭС силы, со временем приходит в равновесное состояние и движение зарядов прекращается. Пусть имеется устройство, которое поддерживает эл. ток в цепи, перенося электроны обратно. Пусть q > 0 переносится из т.2 в т.1 (внутри источника). A=q(φ₂-φ₁)+W; A=q(φ₂-φ₁)+I²r∆t или Электродвижущей силой (ЭДС) источника тока называется отношение работы, совершаемой сторонними силами внутри источника при перемещении заряда q, к величине этого заряда ε= [ε] = 1 В (Вольт); получаем ε=φ₂-φ₁+Ir;