Liniile de forță ale câmpului electric au un început și un sfârșit. Acestea încep cu sarcini pozitive și se termină cu cele negative.
Liniile de forță ale câmpului electric sunt întotdeauna perpendiculare pe suprafața conductorului.
Distribuția liniilor de forță a câmpului electric determină natura câmpului. Câmpul poate fi radial (dacă liniile de forță ies dintr-un punct sau converg la un punct), omogene (dacă liniile forței sunt paralele) și neomogene (dacă liniile de forță nu sunt paralele).
20) Vă reamintesc că acestea sunt caracteristicile energetice ale câmpului electric.
Potențialul câmpului electric în oricare dintre punctele sale este definit ca
și este egală cu energia potențială a unei încărcări unitare introduse într-un anumit punct al câmpului.
Dacă taxa este transferată în câmpul de la punctul 1 la punctul 2, atunci între aceste puncte există o diferență de potențial
Semnificația diferenței potențiale este lucrarea câmpului electric în deplasarea încărcăturii de la un punct la altul.
Potențialul câmpului poate fi, de asemenea, interpretat prin lucrare. Dacă m.2 este la infinit, unde câmpul nu este (), atunci lucrarea câmpului se mișcă de la un anumit punct la altul. Potențialul câmpului creat de o singură încărcare este calculat ca.
Suprafețele în fiecare punct al cărei potențial de câmp sunt identice se numesc suprafețe equipotențiale. În câmpul dipol, suprafețele potențiale sunt distribuite după cum urmează:
Potențialul câmpului format din mai multe încărcări se calculează prin principiul suprapunerii :.
a) Calculul potențialului în volumul A, situat nu pe axa dipolului:
găsim din triunghiul (). Evident. Prin urmare și.
b) Între punctele A și B, echidistant față de dipol la distanță
() diferența de potențial este definită ca (vom lua fără dovadă, pe care o veți găsi în manualul lui Remizov)
c) Se poate arăta că dacă dipolul este în centrul unui triunghi echilateral, atunci diferența de potențial dintre vârfurile triunghiului este legată ca proiecțiile vectorului pe laturile acestui triunghi ().
21) - se calculează lucrarea câmpului electric de-a lungul liniilor de forță.
1. Lucrul într-un câmp electric nu depinde de forma căii.
2. Lucrarea perpendiculară pe liniile de forță nu este executată.
3. Nu se face nici o lucrare în câmp electric într-un circuit închis.
- energia caracteristică unui câmp electric (potantseal).
1) Sensul fizic:
Dacă K, atunci (numeric), cu condiția ca încărcarea să fie plasată într-un anumit punct al câmpului electric.
2) Sensul fizic:
Dacă o singură încărcare de punct pozitivă este plasată la un anumit punct, atunci (numeric), atunci când se trece de la un anumit punct la infinit.
# 916; # 966; - diferența dintre cele două puncte ale câmpului electric.
U - tensiune - "y" - aceasta este diferența dintre cele două direcții ale celor două puncte ale câmpului electric.
În cazul în care. apoi (numeric) atunci când se deplasează dintr-un punct al câmpului la altul.
Relația dintre tensiune și tensiune:
22) Într-un câmp electrostatic, toate punctele conductorului au același potențial, proporțional cu sarcina conductorului, adică raportul încărcare-potențial q # 966; nu depinde de sarcina q. (Electrostatic se referă la câmpul din jurul încărcărilor staționare). Prin urmare, a fost posibil să se introducă conceptul de capacitate electrică C a unui conductor solitar:
Capacitatea electrică este o cantitate care este numeric egală cu sarcina pe care dirijorul trebuie să o spună, astfel încât potențialul său să se schimbe cu unul.
Capacitatea este determinată de dimensiunile geometrice ale conductorului, de forma și de proprietățile sale de mediu și nu depinde de materialul conductorului.
Unități de măsură pentru cantitățile incluse în definiția capacității:
Capacitate - denumire C, unitate de măsură - Farad (F, F);
Încărcare electrică - denumire q, unitate de măsură - pandantiv (Cl, C);
# 966; - potențial de câmp - volți (V, V).
Puteți crea un sistem de conductori care va avea o capacitate mult mai mare decât un conductor separat, care nu depinde de corpurile din jur. Un astfel de sistem este numit condensator. Cel mai simplu condensator este alcătuit din două plăci conductoare amplasate la o mică distanță una de cealaltă (Fig.1.9). Câmpul electric al condensatorului este concentrat între plăcile condensatorului, adică în interiorul acestuia. Capacitate capacitate:
C = q / (# 966; 1- 2) = q / U
(# 966; 1 - 2) - diferența de potențial dintre plăcile condensatoarelor, tensiune.
Capacitatea capacitorului depinde de dimensiunea, forma și constanta dielectrică # 949; dielectric, situat între plăci.
C = # 949; # 8729; # 8729; S / d, unde
S este zona electrodului;
d este distanța dintre plăci;
# 949; - permitivitatea dielectrică a dielectricului între plăci;
# 949; o - constanta electrica 8,85 # 8729; 10-12F / m.
Dacă este necesară creșterea capacității, condensatoarele sunt conectate în paralel.
Ris.1.10. Conectarea paralelă a condensatoarelor.
C = C1 + C2 + C3
Cu o conexiune paralelă, toți condensatorii sunt sub aceeași tensiune și încărcarea lor totală este Q. În acest caz, fiecare condensator va primi o sarcină de Q1, Q2, Q3.
Q1 = C1 # 8729; U; Q2 = C2 # 8729; U; Q3 = C3 # 8729; Înlocuiți în ecuația superioară:
C # 8729; U = C1 # 8729; U + C2 # 8729; U + C3 # 8729; U, unde C = C1 + C2 + C3 (și pentru orice număr de condensatori).
Cu conexiune serială:
Figura 1.11. Conectarea secvențială a condensatoarelor.
1 / Cobl = 1 / C1 + 1 / C2 + # 8729; # 8729; # 8729; # 8729; # 8729; + 1 / Cn
Tensiunea pe condensatoarele separate U1, U2, U3. Un. Tensiunea totală a tuturor condensatoarelor:
U = U1 + U2 + # 8729; # 8729; # 8729; # 8729; # 8729; + Un,
având în vedere că U1 = Q / C1; U2 = Q / C2; Un = Q / Cn, înlocuind și împărțind Q, obținem relația pentru calculul capacității unui circuit cu o conexiune de serie a condensatoarelor
Unități de măsură a capacității:
F este un farad. Aceasta este o valoare foarte mare, deci folosiți valori mai mici:
1 μF = 1 F = 10-6F (microfaradă);
1 nF = 1 nF = 10-9 F (nanofarad);
1 pF = 1 pF = 10-12F (picofarad).
23) Dacă conductorul este plasat într-un câmp electric, atunci forța asupra sarcinilor libere q din conductor va acționa. Ca urmare, circulația pe termen scurt a taxelor libere se face în dirijor. Acest proces se va termina atunci când câmpul electric intrinsec al sarcinilor create pe suprafața conductorului compensează complet câmpul extern. Câmpul electrostatic rezultat în interiorul conductorului va fi zero (vezi § 43). Cu toate acestea, în conductori, în anumite condiții, poate apărea o mișcare comandată continuu a purtătorilor liberi de încărcare electrică. O astfel de mișcare se numește curent electric. Direcția mișcării încărcărilor libere pozitive este considerată direcția curentului electric. Pentru existența unui curent electric într-un conductor, trebuie îndeplinite două condiții:
1) prezența taxelor libere în conductor - purtători de curent;
2) prezența unui câmp electric în conductor.
Măsura cantitativă a curentului electric este intensitatea curentă I - o cantitate fizică scalară egală cu relația de sarcină Q, care a fost transmisă prin secțiunea transversală a conductorului (Figura 11.1) pe intervalul de timp #, T, la acest interval de timp:
Mișcarea comandată a purtătoarelor libere într-un conductor este caracterizată de viteza mișcării ordonate a purtătorilor. Această viteză se numește viteza de deviație a transportatorilor actuali. Conductorul cilindric (Figura 11.1) are o secțiune transversală a zonei S. În volumul conductorului, legat de secțiunile transversale 1 și 2 cu distanța # 8710; x între ele conține numărul de transportatori actuali # 8710; N = nS # 8710; x. unde n este densitatea purtătorului. Încărcarea lor totală # 8710; q = q0 # 8710; N = q0nS # 8710; x. Dacă, sub acțiunea unui câmp electric, transportatorii actuali se mișcă de la stânga la dreapta cu o viteză de deviație vdr. apoi în timp # 8710; t = # 8710; x / vdr toți purtătoarele închise în acest volum vor trece prin secțiunea transversală 2 și vor crea un curent electric. Puterea curentă este:
Densitatea curentului este mărimea curentului electric care curge prin unitatea din zona secțiunii transversale a conductorului:
În conductorul metalic, purtătoarele actuale sunt electroni liberi ai metalului. Să găsim viteza de derivație a electronilor liberi. Când intensitatea curentului I = 1A, conductorul aria secțiunii transversale S = 1 mm 2. Concentrația de electroni liberi (de exemplu, cupru) n = 8,5 · 10 28 m --3 și q0 = e = 1,6 · 10 -19 CI obținem:
Vedem că viteza mișcării direcționate a electronilor este foarte mică, mult mai mică decât viteza mișcării termice haotice a electronilor liberi.
Dacă curentul și direcția sa nu se schimbă în timp, atunci un astfel de curent este numit constant.
În sistemul internațional de unități SI curentul este măsurat în amperi (A). Unitatea de măsură a curentului 1 A este stabilită prin interacțiunea magnetică a doi conductoare paralele cu un curent.
Un curent electric constant poate fi creat într-un circuit închis în care purtătoarele de încărcare gratuite circulă pe traiectorii închise. Dar când încărcarea electrică este deplasată într-un câmp electrostatic de-a lungul unei traiectorii închise, forța forțelor electrice este zero. Prin urmare, pentru existența unui curent direct, este necesar să se aibă în circuitul electric un aparat capabil să creeze și să mențină diferențe potențiale asupra secțiunilor circuitului datorită funcționării forțelor de origine neelectrostatică. Astfel de dispozitive sunt denumite surse DC. Forțele de origine neelectrostatică care acționează asupra unor purtători de sarcină gratuit din surse curente se numesc forțe externe.
Natura forțelor externe poate fi diferită. În celulele galvanice sau în acumulatoare apar ca urmare a proceselor electrochimice, în generatoarele de curent continuu apar forțe externe atunci când conductorii se deplasează într-un câmp magnetic. Sub acțiunea forțelor exterioare, încărcăturile electrice se deplasează în interiorul sursei de curent contra forțelor câmpului electrostatic, astfel încât în circuitul închis se poate menține un curent electric constant.
Atunci când se deplasează încărcături electrice de-a lungul circuitului DC, forțele externe care acționează în interiorul surselor curente fac lucrul.
Cantitatea fizică egală cu raportul de funcționare Ast forțe externe atunci când se deplasează q taxa pe polul negativ la sursa de curent pozitiv la amploarea acestei taxe, numita sursa electromotoare (EDS):
Astfel, EMF este determinat de munca depusă de forțele externe atunci când se mișcă o singură sarcină pozitivă. Forța electromotive, precum și diferența de potențial, sunt măsurate în volți (V).
Atunci când se deplasează sarcina pozitivă unitate pe o operațiune cu circuit închis de curent continuu al forțelor externe este egală cu suma FME, curent în acest circuit și funcționarea câmpului electrostatic este zero.
Articole similare
-
Toate liniile de cale ferată sunt împărțite în secțiuni sau blocuri - stadopedia
-
Utilizând caseta de dialog Expert funcții pentru a insera o funcție imbricată - stadopedia
Trimiteți-le prietenilor: