ЕНЕРГІЯ ЗАРЯДЖЕНОГО КОНДЕНСАТОРА

Якщо підключити лампу до зарядженого конденсатора, то спостерігається короткочасний спалах світла. Це означає, що заряджений конденсатор має енергію.

Виведемо формулу потенціальної енергії конденсатора, користуючись такими міркуваннями.

Процес виникнення на обкладках конденсатора зарядів +Q і -Q можна уявити так, що від одної обкладинки послідовно віднімаються дуже малі порції заряду DQ і переміщуються на другу обкладинку. Робота переміщення чергової порції заряду дорівнює

( U - напруга на конденсаторі).

Замінюючи U на і, переходячи до диференціалів, маємо.

Після інтегрування одержимо формулу зарядженого конденсатора:.

Або для різниці потенціалів між обкладинками конденсатора:

Користуючись виразом для енергії, можна знайти механічну (пондеромоторну) силу, з якою пластини конденсатора притягаються одна до другої. Для цього припустимо, що відстань x між пластинами змінюється, наприклад, на величину dx. Тоді діюча сила виконує роботу dA = Fdx.

За рахунок зменшення потенціальної енергії системи або:

Підставивши в формулу для енергії вираз.

Одержимо

Виконуючи диференціювання при конкретному значенні енергії знайдемо кондемоторну силу:, де знак мінус показує, що сила F намагається зменшити x, тобто являється силою притягання.

Енергія електричного поля

Електричне поле викликає переміщення вільних зарядів і може виконувати роботу, а це значить, що воно має енергію. Енергія електричного поля W задається формулою , де інтегрування проводиться по всьому простору [1]. Відповідно, густина енергії електричного поля задається формулою

Енергія електричного поля системи заряджених провідників із зарядами qi дорівнює , де φi — потенціали провідників.

Густина енергії полів

Густина енергії — енергія речовини або поля віднесена до одиниці об'єму.

Густина енергії часто використовується для характеристики електричного і магнітного полів. Для електричного поля у вакуумі густина енергії дорівнює

в системі СГС, або

в системі СІ. Тут w — густина енергії, — напруженість електричного поля, — електрична стала.

Густина енергії магнітного поля у вакуумі дорівнює

,

в системі СГС, або

в системі СІ. Тут - вектор магнітної індукції, — магнітна стала.

Густина енергії електромагнітного поля дорівнює

в системі СГС, або

в системі СІ.

19.Закони постійного струму.

Постійний струм — електричний струм, незмінний в часі.

Необхідно відзначити деяку некоректність терміну постійний струм: насправді для постійного струму незмінним є перш за все значення напруги (вимірюється у вольтах), а не значення струму (вимірюється в Амперах), хоча значення струму також може бути незмінним. Тому термін постійний струм слід розуміти як постійну напругу. Далі використовуватимемо термін саме в цьому значенні.

Використання терміну постійний струм (так само, як і змінний струм) підкреслює «силовий» характер даного сигналу, тобто це електричний сигнал, що передає потужність, призначений для живлення електричних пристроїв. У інших значеннях використовують точніші терміни: напруга, сигнал тощо

Нерідко цим терміном називають також електричний струм, який з часом може і змінюється за величиною, але не змінюється за напрямом (наприклад, пульсуючий електричний струм). Останнє обумовлюється можливістю розкладу одержуваного сигналу в ряд Фур'є, у якого постійна складова буде не нульова.

Постійний струм широко використовується в техніці: живлення переважної більшості електронних схем виконується постійним струмом. Змінний струм використовується переважно для зручнішої передачі від генератора до споживача. Перетворення постійного струму в змінний забезпечують інвертори.

Умови виникнення й існування електричного струму

Сила і густина струму

Силою струму називається фізична величина, що дорівнює відношенню кількості заряду, що пройшов за деякий час через поперечний перерізпровідника, до величини цього проміжку часу.

Сила струму в системі СІ вимірюється в Амперах.

За закону Ома сила струму I для ділянки кола прямо пропорційна прикладеному напрузі U до ділянки кола і обернено пропорційна опору R провідника цієї ділянки ланцюга:

Щільністю струму називається вектор, модуль якого дорівнює відношенню сили струму, що протікає через деяку площадку, перпендикулярну напрямку струму, до величини цього майданчика, а напрям вектора співпадає з напрямком руху позитивного заряду в струмі.

Відповідно до закону Ома щільність струму в середовищі пропорційна напруженості електричного поля і провідності середовища :

Щільність струму в системі СІ вимірюється в амперах на квадратний метр.

Електрорушійна сила — кількісна міра роботи сторонніх сил із переміщення заряду, характеристика джерела струму.

Позначається здебільшого літерою , вимірюється в системі СІ у Вольтах. Зазвичай електрорушійна сила скорочується в текстах до е.р.с.

Електрорушійна сила ділянки кола дорівнює енергії, яку отримує одиничний заряд, пройшовши цю ділянку кола.

Для замкненого кола

, де — стороння сила.

Закон Ома — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

Закон Ома справедливий для металів і напівпровідників при не надто великих прикладених напругах. Якщо для елемента електричного справедливий закон Ома, то говорять, що цей елемент має лінійну вольт-амперну характеристику.

Закон Ома для повного кола

В повному колі окрім опору навантаження є ще джерело живлення, яке має свій власний внутрішній опір. Сила струму в ньому визначається формулою

де — електрорушійна сила, — опір навантаження, -внутрішній опір джерела струму.

Поиск по сайту: