Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Полная энергия системы заряженных проводников
. (11-55) Для конденсатора . (11-56) Покажем, что формула (11-56) выражает энергию электрического поля. Подставляя в (11-56) выражение для емкости плоского конденсатора (11-50) и учитывая, что U = Ed, находим , (11-57) где V - объем, занятый электрическим полем. Объемная плотность энергии Дж/м (11-58) Из (11-58) следует, что объемная плотность энергии электрического поля в вакууме ( =1) . (11-59) С учетом этого объемная плотность энергии поляризованного диэлектрика = , где - поляризованность диэлектрика, χ - его диэлектрическая восприимчивость; w - характеризует энергию, которая была затрачена при поляризации диэлектрика. Лекция №12 Постоянный электрический ток. Электрический ток. Сила и плотность тока. Электродвижущая сила источника тока. Сторонние силы. Напряжение. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока. Правила Кирхгофа Электрический ток. Сила и плотность тока. Упорядоченное движение электрических зарядов называется электрическим током. Носителями тока могут быть электроны, а также положительные и отрицательные ионы. За направление тока условились принимать направление движения положительных зарядов, образующих этот ток. Если за время dt через поперечное сечение проводника переносится заряд dq, то сила тока I=dq / dt. (12-1) Ток, не изменяющийся со временем, называется постоянным. Для постоянного тока I=q / t. (12-2) Единицей силы тока в СИ является А - ампер. 1 А = 1 Кл/ 1 с. Приборы для измерения силы тока называются амперметрами. Идеальный амперметр имеет нулевое внутреннее сопротивление. Если ток в проводнике создается как положительными, так и отрицательными носителями зарядов одновременно, то I = . (12-3) Электрический ток может быть неравномерно распределен по поверхности, через которую он течет. Более детально электрический ток можно характеризовать с помощью вектора плотности тока . Он численно равен отношению тока dI через расположенную перпендикулярно направлению тока площадку dS к величине этой площадки, т. е. j=dI/dS А/м2 (12-4) По направлению вектор совпадает с направлением скорости упорядоченного движения положительных зарядов. Зная в каждой точке сечения проводника, можно найти ток I через любую поверхность S, (рис.12.1) I = , (12-5) где d = dS ; d = jdScos = j dS; j - проекция на .
Электродвижущая сила источника тока. Сторонние силы. Напряжение Если в проводнике создать электрическое поле и затем не поддерживать его неизменным, то за счет перемещения зарядов поле исчезнет и, следовательно, ток прекратится. Для того, чтобы поддерживать ток неизменным, необходимо от конца проводника, (рис.12.2) c потенциалом отводить приносимые туда током заряды и переносить их к началу проводника с большим потенциалом , т.е. необходимо создать круговорот зарядов. Это возможно лишь за счет работы сторонних сил неэлектростатической природы, например, за счет протекания химических процессов в гальванических элементах. Величина, численно равная работе сторонних сил, по перемещению единичного положительного заряда называется ЭДС и обозначается : = AСТОР/q. (12-6) ЭДС, как и потенциал, в СИ измеряется в вольтах. Представим стороннюю силу как , (12-7) тогда работа сторонних сил на участке 1-2 цепи будет равна , (12-8) а ЭДС на этом же участке = , где dl - элемент длины проводящего участка цепи. ЭДС, действующая в замкнутой цепи , (12-9) т.е. ЭДС равна циркуляции вектора напряженности сторонних сил. Однако, кроме сторонних сил, на носители тока действуют силы электростатического поля qE. Следовательно, результирующая сила, действующая в каждой точке цепи на заряд . (12-10) Работа, совершаемая этой силой над зарядом q на участке 1-2 цепи, . (12-11) Величина, численно равная работе, совершаемой электрическими и сторонними силами над единичным положительным зарядом, называется падением напряжения или просто напряжением U на данном участке, т. е. U = A / q = + . (12-12) Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Для него U = . (12-13) Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называется неоднородным. Для замкнутой цепи ( ) = 0 и поэтому U = . |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 489; Нарушение авторского права страницы