Электрическая емкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля.

Электроемкость уединенного проводника C = q/ j, где j — потенциал проводника (при условии, что на бесконечности потенциал проводника принимается равным нулю). Электроемкость уединенного проводника численно равна заряду, который необходимо сообщить проводнику, чтобы увеличить его потенциал на единицу.

Электроемкость конденсатора C = q/U, где U — разность потенциалов пластин конденсатора. Электроемкость конденсатора численно равна заряду, который необходимо ему сообщить, чтобы увеличить его разность потенциалов на единицу.

Электроемкость плоского конденсатора

,

где S — площадь пластины (одной) конденсатора; d — расстояние между пластинами, e — относительная диэлектрическая проницаемость среды, в которой находятся заряды; e_o — электрическая постоянная.

Электроемкость батареи N конденсаторов:

а) — при последовательном соединении;

б) — при параллельном соединении.

Энергия заряженного конденсатора:

, , .

Энергия заряженного плоского конденсатора представляет собой энергию электрического поля в конденсаторе, т.е. ее можно выразить через характеристики электрического поля:

, ,.

где V=Sd — объем конденсатора.

Объемная плотность энергии электрического поля в конденсаторе (энергия в единице объема) равна

или

 

Сила и плотность тока. Электродвижущая сила. Напряжение. Однородный и неоднородный участки цепи.

Сила постоянного тока

Электрический ток – направленное движение электрических зарядов.

За направление электрического тока выбрано направление движения положительных зарядов.

Сила тока скалярная физическая величина, численно равная заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника в единицу времени

,

где dq — заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время dt.

Плотность тока

,

где S — площадь поперечного сечения проводника.

Связь плотности тока со средней скоростью < v >направленного движения заряженных частиц

,

где q — заряд частицы; п — концентрация заряженных частиц.

Сторонние силы (действующие на участке электрической цепи) это силы неэлектростатической природы.

Электродвижущей силой (ЭДС) называют работу сторонних сил по переносу вдоль электрической цепи единичного положительного заряда

.

Однородный участок цепи – участок, не содержащий сторонних сил. Неоднородный участок цепи – участок, содержащий сторонние силы (т.е. источник ЭДС).

Напряжением на участке цепи (U) называют работу сторонних сил и сил электростатического поля по переносу вдоль электрической цепи единичного положительного заряда

.

Для однородного участка напряжение равно разности потенциалов на данном участке

.