Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы

Электрический заряд. Закон Кулона.

Сила взаимодействия между двумя частицами, находящимися в вакууме и имеющими заряды q₁ и q₂, можетбыть определена из следующей формулы:

Электрический заряд – это внутреннее свойство тел или частиц, характеризующее их способность к электромагнитным взаимодействиям.Существует лементарный (минимальный) электрический заряд e=1,6*10-19 Кл. Носитель элементарного отрицательного заряда – электрон. свойства:

1. Электрический заряд существует в двух видах: положительном и отрицательном. Одноименные заряды притягиваются, разноименные – отталкиватся.

2. Электрический заряд инвариантен – его величина не зависит от системы отсчета и, следовательно, не зависит от того движется он или покоится.

3. Электрический заряд дискретен – заряд любого тела составляет целое кратное элементарного электрического заряда е.

4. Электрический заряд аддитивен – заряд любой системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему.

Точечный электрический заряд – это заряженная материальная точка. закон взаимодействия двух точеных зарядов (закон Кулона): сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна величинам зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль соединяющей их прямой

результирующая сила с которой действуют одни заряды на другой, определяется по принципу суперпозиции сил (F=сигмаFi)

Напряженность – (силовая векторная характеристика электростатического поля)это сила, действующая на единичный положительный неподвижный заряд, помещеный в данную точку. (E = F/q) принцип суперпозиции электрических полей:

напряженность электрического поля системы точечных зарядов равна векторной сумме напряженностей полей каждого из этих зарядов в отдельности

Диполь.

Электрическим диполем называется система двух одинаковых по величине разноимённых точечных зарядов +q и –q, на расстоянии l между которыми значительно меньше расстояния до тех точек, в которых определяется поля системы. Прямая, проходящая через оба заряда, называется осью диполя. Поле диполя обладает осевой симметрией. Поэтому вид поля в любой плоскости, проходящей через ось диполя, будет одной и той же, причём вектор E лежит в этой плоскости. Потенциал в точке, опред.рад.вектором:

Где — характеристика диполя, называется его электрическим моментом. Вектор р направлен по оси диполя от отрицательного заряда к положительному. Рассмотрим поведение диполя во внешнем эл.поле. Если диполь поместить в однородное эл.поле, образующие диполь заряды +q и –q окажутся под действием равных по величине, но противоположных по направлению сил . Эти силы образуют пару, плечо которой равно l·sinα, т.е. зависит от положения диполя относительно поля, также они стремится повернуть диполь так, чтобы электрический момент диполя развернулся вдоль направления поля.

Величина момента пары сил: , . Момент сил стремится развернуть диполь вдоль силовой линии электрического поля. Во внешнем неоднородном поле силы, действующие на концы диполя, неодинаковы. Их результирующая сила стремится передвинуть диполь. Диполь втягивается в область поля с большей напряженностью, если угол альфа меньше пи/2. При альфа больше меньше пи/2 диполь будет выталкиваться из области более сильного поля. энергия диполя во внешнем поле

W = q*(фи(+)-фи(-)) фи(+)-фи(-)=-El => W = -p*E

Потенциальная энергия, которой обладает диполь во внешнем электрическом поле:

Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы

Конденсатор – это система из двух (иногда более) проводников (обкладок) с одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку зарядами. Емкость конденсатора – это физическая величина, равная отношению заряда q, расположенного на положительно заряженной обкладке конденсатора, к разности потенциалов фи1-фи2 между его обкладками. U=фи1-фи2 - напряжение, приложенное к конденсатору. Для плоского конденсатора C=(e*e0*S)/d при парал-ом соединении конденсаторов полная емкость будет равна сумме емкостей отдельных конденсаторов, при последовательном соединении конденсаторов суммируются обратные величины емкостей. Уединенным проводником называется проводник, который находится настолько далеко от других тел, что влиянием их электрических полей можно пренебречь.

Характер распределения зарядов по поверхности заряженного уединенного проводника, находящегося в однородной, изотропной диэлектрической среде, зависит только от формы поверхности проводника. Поверхностная плотность зарядов s в каждой точке А поверхности проводника пропорциональна его общему заряду: сигма(мал.)=kq

Опыт показывает, что заряд q на уединенном проводнике прямо пропорционален его потенциалу фи. Коэффициент пропорциональности С называется электрической емкостью (электроемкостью или просто емкостью) этого проводника

С=q/фи (фарад)

Емкость зависит от формы и размера уединенного проводника и от диэлектрических свойств окружающей среды.

Поиск по сайту: