Электроемкость. Конденсаторы и их соединение. Энергия электрического поля заряженного конденсатора. Виды конденсаторов.

Электроемкость

Электроемкость уединенного проводника – отношение заряда проводника к его потенциалу.

 

 

Электроемкость характеризует способность тела накапливать электрические заряды. При большой электроемкости тело может накопить большой заряд при небольшом значении потенциала.

Единица измерения электроемкости Фарад, Ф.

 

Ф = Кл/В

1 мкФ = 10^-6 Ф

1 нФ = 10^-9 Ф

1 пФ = 10^-12 Ф

Конденсатор – система двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

 

Плоский конденсатор –

две параллельные проводящие пластины, расположенные параллельно и разделенные

слоем диэлектрика.

Электрическое поле заряженного конденсатора

 

Вне пластин напряженность поля равна нулю

 

Напряженность поля внутри плоского конденсатора вдвое больше напряженности поля одной пластины

 

 

Напряженность поля внутри плоского конденсатора вдвое больше напряженности поля одной пластины

 

 

 

Электроемкость конденсатора – отношение заряда на одной из обкладок к разности потенциалов между пластинами.

 

С = Q/U

 

Для однородного поля внутри конденсатора напряженность поля и разность потенциалов между обкладками связаны соотношением

U = Ed

электроемкость плоского конденсатора определятся формулой

 

 

Энергия заряженного конденсатора

 

 

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов

Последовательное соединение

q= const

 

1/C =1/C₁ + 1/C₂

 

U = U₁₊U₂

 

Параллельное соединение

 

q = q₁₊q₂

U = const

 

C = С₁+С₂

 

 

При последовательном соединении емкость конденсаторов уменьшается

При параллельном соединении емкость конденсаторов увеличивается

Физические основы проводимости металлов. Постоянный электрический ток, его

Характеристики. Закон Ома для участка цепи.

Согласно классической электронной теории, электроны в металлах ведут себя как электронный газ, во многом похожий на идеальный газ. Электронный газ заполняет пространство между ионами, образующими кристаллическую решетку металла.

Из-за взаимодействия с ионами электроны могут покинуть металл, лишь преодолев силы притяжения со стороны кристаллической решетки. Минимальная энергия, необходимая электрону для того, чтобы покинуть металл, называется работой выхода.

Допущения классической электронной теории являются весьма приближенными, однако она объясняет законы электрического тока в металлических проводниках.

При прохождении тока по проводнику переноса вещества не происходит

Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.

Электрический ток возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов или ионов.

При прохождении электрического тока через вещество всегда проявляется его магнитное действие. Могут проявляться также химическое и тепловое действия тока.

Направлением электрического тока считается направ­ление упорядоченного движения положительно заряженных частиц.

Если ток образован движением отрицательных зарядов (например, электронов), то направление тока противоположно направлению движения частиц.

 

φА>φB;

 

Ток течет в сторону убывания потенциала.

 

Силой тока называется скалярная физическая величина I, равная элек­трическому заряду, который переносится через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным. Для постоянного тока

где Δ q — заряд, который переносится сквозь поперечное сечение проводника за время Δt.

В самом общем случае сила тока определяется как производная от электрического заряда по времени.

I = q^/

Единица измерения силы тока Ампер, А – основная единица в системе СИ

Кл=А*с

Измерения показывают, что в металлах скорость электронов мала – порядка 10^-5 м/с (для меди).

Условие протекания постоянного тока на участке электрической цепи: – наличие постоянной разности потенциалов (напряжения) на этом участке.

 

Закон Ома для участка цепи

выполняется для металлических проводников, растворов и расплавов электролитов и некоторых газов.