Рис.13

 Последовательное соединение конденсаторов.

Рис.14

Энергия электростатического поля.

Между обкладками заряженного конденсатора находится электрическое поле. Оно обладает энергией, которую можно подсчитать как работу по перемещению заряда от одной пластины к другой. Или соединить обкладки проводом через известное сопротивление, тогда работа электрического тока будет равна энергии поля.

Уравнение энергии электростатического поля:

                                                                                                                    (31)

или                                                                                                                 (32)

Плотность энергии:

                                                                                                   (33)

Согласно теории близкодействия энергия локализована в поле и носителем этой энергии является поле. Энергия электрического поля при воздействии на электрические заряды может выделиться и совершить работу по перемещению этих зарядов.

                                          Лекция 5.

                        2. Постоянный электрический ток.

2.1. (2 часа). Сила и плотность тока. Закон Ома для участка цепи и замкнутого контура. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Закон Ома в дифференциальной форме.

Электродинамика – раздел физики, который изучает явления и процессы, связанные с движением электрических разрядов или макроскопических заряженных тел.

Электрическим током называется любое упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов.

Ток проводимости – движение положительных зарядов по полю, отрицательных – против электрического поля.

Движение зарядов вместе с макроскопическим заряженным телом называется конвекционным током.

Для возникновения и существования электрического тока нужны 1) свободные электрические заряды и 2) электрическое поле. За направление тока принимают направление движения положительных зарядов. Силой тока называется скалярная величина, равная отношению электрического заряда ко времени.

                                                                                                                         (34)

Если сила тока и его направление не меняется со временем, то такой ток называется постоянным

                                                                                                                           (35)

Единица силы тока – ампер :

Плотность тока.

Рис.15

 - плотность тока;                                                                                       (36)

v

v                                                                                                              (37)

v  Из формул (36) и (37) получим

.                                                                                                                  (38)

Сторонние силы – это силы любого неэлектрического происхождения, выполняющие функцию разделения зарядов внутри источника тока. Природа сторонних сил: 1) в электрических генераторах – это магнитные силы, 2) в гальванических элементах (Вольта) – химические силы (медь, цинк), цинк – «-», раствор – «+». Роль источника тока в электрической цепи, образно говоря, такая же, как роль насоса в гидравлической системе.

Электродвижущая сила. ЭДС в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при разделении зарядов внутри источника тока к величине этого заряда (одного знака). Но работа сторонних сил затрачивается на работу электрического поля вдоль замкнутого контура  При расчете электрических цепей ЭДС считается положительной, если при обходе контура движение внутри источника осуществляется от его «минуса» к «плюсу».

Закон Ома для полной цепи.

Рис.16

  ,

   - закон Ома для полной цепи, здесь                                                   (39)

  R – внешнее сопротивление;

  r – внутреннее сопротивление.

   Закон Ома для участка цепи.

                                                                                                                           (40)

R – сопротивление, Ом;

 - проводимость;  сименс (См).

Удельное сопротивление: ρ;

                                                                                                                        (41)

В «Си»  =Ом·м; ρ(меди)= Ом·м.