Электрическое поле в проводниках.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

40.Равновесие зарядов на проводнике.
Проводниками называются тела, в которых имеются свободные заряды, т.е. заряды способные перемещаться под воздействием бесконечно малой силы. Носители заряда в металлических проводниках – свободные электроны число которых очень велико: их концентрация – порядка 10²⁸ м^-3. Поэтому, чтобы иметь состояние равновесия зарядов в проводнике, требуются выполнение следующих условий:

1) напряженность поля везде внутри проводника должна быть равной нолю ( = 0), т.е. потенциал внутри проводника = Const;

2) напряженность поля в каждой точке на поверхности проводника должны быть направлена по нормали к поверхности ( = ). Следовательно, поверхность проводника эквипотенциальна. Внутри проводника нет избыточных зарядов одного знака, след-но сумма зарядов=0. Избыточные заряды распространяются по поверхности с некоторой поверхностной плотностью . Напряженность поля вблизи поверхности проводника равна . Плотность зарядов велика на остриях. Поэтому напряженность поля вблизи остриев может быть настолько большой, что возникает ионизация молекул газа, окружающего проводник. Ионы противоположного знака, чем q, притягиваются к проводнику и нейтрализую

41.Проводники в электрическом поле.
Если приложить электрическое поле к незаряженному проводнику, носители заряда придут в движение: положительные – по направлению поля, отрицательные – в обратном направлении. Из этого следует, что заряды противоположного знака расположатся на двух противоположных поверхностях проводника. Эти заряды называются индуцированными поверхностными свободными зарядами. Поле, созданное этими зарядами, направлено против внешнего поля. Перераспределение носителей заряда происходит до тех пор, пока напряженность поля внутри проводника не станет равной нулю. Линии напряженности снаружи проводника перпендикулярны поверхности.

Таким образом, нейтральный проводник, внесенный в электрическом поле, разрывает линии напряженности -они заканчиваются на «-»индуцированных зарядах и вновь начинаются на «+». Индуцированные заряды снова расположились на внешней поверхности проводника. Если внутри проводника есть полость, то напряженность поля в этой полости равна нулю при равновесном распределении индуцированных зарядов. Индуцированные заряды исчезают, когда проводник выносят из электрического поля.

42.Электроемкость проводн-в и конденс-в. Электроемкость проводника – физическая величина, характеризующая способность проводника (или системы проводников) накапливать электрические заряды. Электроемкость – это заряд, сообщенный проводнику, при котором потенциал становится равным единице (1 В).
. Потенциал заряженного шара радиусом R: , .Электроемкость изолированного проводника зависит от его геометрических размеров и диэлектрической проницаемости.
Электроемкость конденсаторов зависит от геометрии конденсатора и диэлектрических свойств среды, заполняющей промежуток между пластинами.
1. Плоский конденсатор
2.Цилиндрический, трубчатый конденсатор:
3.Сферический конденсатор
4.Плоский многослойный конденсатор:

43.Соединение конденсаторов.
При параллельном соединении конденсаторов потенциал короткозамкнутых обкладок различных конденсаторов – одинаковый: _C1 = _C2 = _с₃ и полный заряд батареи равен сумме зарядов отдельных конденсаторов: Q = Q1 + Q2 + Q3, в то время как Q1 = _C1*C1, Q2 = _C2*C2, Q3 = _C3*C3. Следовательно, Q= _C1*C1+ _C2*C2+ _C3*C3. = _C1 (C1 +C2 + C3), откуда C = Q/ _C1 = C1 + C2 + C3. Вывод: электроемкость батареи параллельно соединенных конденсаторов равна сумме всех соединенных емкостей: C = C1 + C2 +C3.

При последовательном соединении конденсаторов заряд батареи равен заряду каждого конденсатора: Q = Q1 = Q2 = Q3, а результирующий потенциал равен сумме индивидуальных потенциалов: _C = _C₁ + _C₂ + _C₃ = Q1 / C1 + Q2 / C2 + Q3 / C3 = Q / C,

откуда: 1/С=1/С₁+1/С₂+1/С₃

или С^-1=С₁^-1+С₂^-1+С₃^-1. при последовательном соединении конденсаторов обратная величина емкости результирующего конденсатора равна сумме обратных величин емкостей присоединенных конденсаторов.

Магнитное поле в веществе.

Магнитное поле в веществе

При изучении магнитного поля в веществе различают два типа токов – макротоки и микротоки.

Макротоками называются токи проводимости и конвекционные токи, связанные с движением заряженных макроскопических тел.

Микротоками (молекулярными токами) называют токи, обусловленные движением электронов в атомах, молекулах и ионах.

Магнитное поле в веществе является суперпозицией двух полей: внешнего магнитного поля, создаваемого макротоками и внутреннего, или собственного, магнитного поля, создаваемого микротоками. Характеризует магнитное поле в веществе вектор , равный геометрической сумме и магнитных полей:

Намагничение вещества.

Если несущие ток проводники находятся в какой – либо среде, то магнитное поле изменяется. Это объясняется тем, что всякое вещество является магнетиком, т.е., способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент (намагничиваться

вектор намагничения:

Гипотеза Ампера

Для объяснения намагничения тел Ампер предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи (молекулярные токи). Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создает в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствие внешнего поля молекулярные токи ориентированы беспорядочным образом, вследствие чего обусловленное ими результирующее поле равно нулю. В силу хаотической ориентации магнитных моментов отдельных молекул суммарный магнитный момент тела также равен нулю. Под действием поля магнитные моменты молекул приобретают преимущественную ориентацию в одном направлении, вследствие чего магнетик намагничивается – его суммарный магнитный момент становится отличным от нуля. Магнитные поля отдельных молекулярных токов в этом случае уже не компенсируют друг друга и возникает поле В

46.Векторы намагничения и напряженности магнитного поля. НАПРЯЖЁННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ векторная величина Н, являющаяся количеств. хар-кой магн. поля. Напряж. Маг. Поля не зависит от магн.св-в среды. В вакууме Н. м. п. совпадает с магнитной индукцией В, численно

H=B в СГС системе единиц и

H=В/m0 в Международной системе единиц (СИ), m0 — магнитная постоянная.

В среде Н. м. п. Н определяет тот вклад в магн. индукцию B, к-рый дают внеш. источники поля:

Н=В-4pJ (в системе ед. СГС) или

H=(B/m0)-J (в СИ),

где J— намагниченность среды.

Если ввести магнитную проницаемость среды m, то для изотропной среды

Н=В/mm0 (в СИ).

Единица Н. м. п. в СИ — ампер на метр (А/м), в системе ед. СГС — эрстед (Э);

1 А/м=4pХ10-3 Э»1, 256•10-2 Э.

Н. м. п. прямолинейного проводника с током I (в СИ) H=Il2pa (a — расстояние от проводника); в центре кругового тока H=I/2R (R — радиус витка с током I); в центре соленоида на его оси H=nI (n — число витков на ед. длины соленоида). Практич. определение Н в ферромагн. средах (в магн. материалах) основано на том, что тангенциальная составляющая Н не изменяется при переходе из одной среды в другую.

Векторы намагниченности отдельных доменов могут поворачиваться по полю. В достаточно сильном магнитном поле ферромагнетик намагничивается до насыщения, при этом он состоит из одного домена с намагниченностью насыщения JS, направленной вдоль внешнего поля H.

Типичная зависимость намагниченности от магнитного поля в случае гистерезиса

47.Магнитная восприимчивость и проницаемость. в несильных магнитных полях намагниченность прямо пропорциональна напряженности поля , вызывающего намагниченность [χ ] = 1где χ – безразмерная величина, называемая магнитной восприимчивостью, показывает, как вещество реагирует (намагничивается) на внешнее поле.

- связь магнитной проницаемости µ и магнитной проницаемости χ.

Магнитная проницаемость показывает во сколько раз результирующее магнитное поле в веществе больше внешнего намагничивающего поля макротоков.

Для диамагнетиков: χ < 0; µ < 1;

χ ~ 10-5 ÷ 10-7.

Для парамагнетиков:

χ > 0; µ > 1;

χ ~ 10-3 ÷ 10-5.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒