Электрическое поле в вакууме шпора
Лекция № 13. Электрическое поле в вакууме. Электрический заряд
1. Электрический заряд. Закон Кулона. 2. Напряжённость поля. Принцип суперпозиции полей. 3. Поток вектора напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса. 4. Работа по перемещению заряда в поле. Потенциал. 5.Циркуляция вектора напряженности электрического поля по замкнутому контуру. 6.Напряженность электрического поля как градиент потенциала.
Электрический заряд. Закон Кулона
Точечным зарядом называется заряд, сосредоточенный на теле, размерами которого в данных условиях можно пренебречь.
Закон Кулона (1785г.) – сила взаимодействия двух точечных зарядов, расположенных в вакууме, пропорциональна произведению зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами и направлена вдоль прямой, проходящей через центры зарядов. (Рис. 13.1)
М. Фарадей установил закон сохранения электрического заряда – алгебраическая сумма зарядов любой замкнутой системы остается величиной постоянной.
Напряжённость поля. Принцип суперпозиции полей
Электрические поля создаваемые неподвижными электрическими зарядами называются электростатическими полями.
Напряженностью электрического поля Е называется физическая величина численно равная силе F, действующей на положительный единичный заряд, помещенный в данную точку поля.
Непрерывная линия, касательная к которой, в каждой точке совпадает с вектором напряженности электрического поля, называется силовой линией поля. (Рис. 13.2)
Если в каждой точке поля вектор напряженности остается величиной постоянной, то поле называется однородным. Силовые линии такого поля представляют собой эквидистантные, прямые, параллель -
Силовые линии электрического поля начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном заряде, для уединённого - уходят на бесконечность.
Если электрическое поле создается не одним, а несколькими зарядами (рис. 13.3),
Поток вектора напряженности электростатического поля.
Теорема Гаусса
Для определения напряжённости заряженных тел (или распределённых зарядов) используется теорема Гаусса для потока вектора напряжённости через симметрично выбранную поверхность.
где интегрирование должно быть произведено по всей поверхности S.
Расчет электрических полей значительно упрощается, если использовать теорему Гаусса, теорему, определяющую поток вектора напряженности электрического поля через любую замкнутую поверхность.
В общем случае, когда замкнутая поверхность охватывает N электрических зарядов
Для равномерно заряженной плоскости
Поле у поверхности заряженного проводника
Поле двух разноимённо заряженных пластин
Работа по перемещению заряда в поле. Потенциал
данной точке. Тогда (13.10) примет вид
Потенциал данной точки электрического поля численно равен работе, которую совершают силы поля при перемещении положительного единичного заряда из бесконечности в данную точку поля.
Геометрическое место точек, имеющих одинаковый потенциал, называется поверхностью равного потенциала или эквипотенциальной поверхностью.
Из данного выражения следует, что потенциал – энергетическая характеристика поля.
Циркуляция вектора напряженности электрического поля по замкнутому контуру
Так как работа сил поля по замкнутому контуру в электростатике равна нулю, то
Равенство нулю этого интеграла говорит о том, что в природе существует два вида электрических зарядов, являющихся истоками и стоками электрического поля.
Напряженность электрического поля как градиент потенциала
Напряжённость и потенциал связаны следующим выражением:
Напряженность электрического поля равна градиенту потенциала, взятому с противоположным знаком. Знак минус говорит о том, что напряженность поля всегда направлена в сторону убывания потенциала.
Для однородного электрического поля выражение (13.16) принимает вид
Для поля со сферической или цилиндрической симметрией выражение (13.17) имеет вид
На рис. 13.7 приведены два семейства линий изображающих электростатическое поле, образованное положительным и отрицательным зарядами. Отражены характерные свойства линий: эквипотенциали и силовые линии в точке пересечения взаимно перпендикулярны; силовые линии между собой не пересекаются, исходят из положительных зарядов и входят в отрицательные заряды или уходят на бесконечность.
ФИЗИКА. Часть 2. Электромагнетизм
Электричество и магнетизм занимают одно из центральных мест в изучении материального мира.
определяют устойчивость атомов,
объединяют атомы в молекулы,
обуславливают взаимодействие между атомами и молекулами, приводящее к образованию конденсированных сред (жидких и твердых).
Все виды сил упругости и трения имеют электромагнитную природу, силы мышц и вся жизнедеятельность нашего организма основаны на электромагнитных взаимодействиях.
Взаимодействие между телами осуществляется с помощью электромагнитных волн: свет, радиоволны, тепловое излучение. Велика роль электрических сил в ядре атома. В атомном реакторе именно эти силы разгоняют осколки ядер и приводят к выделению огромной энергии.
Изучение и развитие электромагнетизма привело к созданию огромного количества машин, приборов, материалов, технологических процессов и энергетических установок.
Главная причина в том, что вещество построено из электрически заряженных частиц - электронов и атомных ядер.
Два вида зарядов - положительных и отрицательных - обеспечивает существование как сил притяжения, так и отталкивания.
Электромагнитные взаимодействия невозможно объяснить без понятия поля, которое является наиболее характерным свойством электрических и магнитных сил.
Электростатическое поле существует там, где есть неподвижные электрические заряды.
Электрический заряд создает особую форму материи, электрическое поле, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами.
Пространство, в котором есть электрическое поле, является областью проявления электрических сил.
Понятия электрический заряд и электрическое поле неразрывно связаны. Заряд проявляет себя именно в том, что создает поле и взаимодействует с ним.
В природе существует два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные, причем это деление чисто условное.
Помимо электрона и протона, электрическим зарядом обладают многие другие элементарные частицы. Электрический заряд является неотъемлемым свойством этих элементарных частиц.
Электрический заряд имеет дискретную природу.
Любой заряд кратен целому числу зарядов электрона. Поэтому в процессе электризации заряд тела не может изменяться непрерывно, а только порциями, дискретно, на величину заряда электрона:
В изолированной системе, т.е. в системе, тела которой не обмениваются зарядами с внешними по отношению к ней телами, алгебраическая сумма зарядов сохраняется.
При химических реакциях меняется состав вещества, а, следовательно, и скорости движения электронов. Однако после реакции вещество остается таким же электрически нейтральным, как и до реакции. Все это доказывает, что электрический заряд не зависит от того, движется он или покоится, т.е. он инвариантен по отношению к системе отсчета. Заряд одинаков во всех инерциальных системах отсчета.
В электростатике используют идеализированную модель - точечный заряд: это такое заряженное тело, линейными размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других заряженных тел.
Пользуясь понятием точечного заряда можно описывать распределение электрического заряда по поверхности S, объему V или по тонкой нити длиной l . Соответственно пользуются поверхностной, объемной и линейной плотностями заряда:
где dS , dV, dl - это элементарные площадь, объем и длина, на которых находится точечный заряд dq . Интегрируя эти выражения, можно найти заряд, находящийся на поверхности, в объеме или на длине конечных размеров:
Если имеется система точечных зарядов, то сила, действующая на каждый из них, определяется как векторная сумма сил, действующих на данный заряд со стороны всех других зарядов системы. При этом сила взаимодействия данного заряда с каким-то конкретным зарядом рассчитывается так, как будто других зарядов нет.
принята в качестве основной характеристики электростатического поля - напряженности.
Напряженность - это силовая характеристика поля, которая определяет силу, действующую на единичный неподвижный пробный заряд со стороны электрического поля. Для электрического поля, созданного точечным зарядом q на расстоянии r от него, величина напряженности равна:
Если поле образовано не одним зарядом, а несколькими, то силы, действующие на пробный заряд, складываются по правилу сложения векторов. Поэтому и напряженность системы зарядов в данной точке поля равна векторной сумме напряженностей от каждого заряда в отдельности
Данное положение называется принципом суперпозиции (наложения) электрических полей.
Электрический диполь - два одинаковых по величине разноименных точечных заряда, находящихся на расстоянии l друг от друга, это расстояние должно быть много меньше расстояния r до точек, где рассматривается электрическое поле диполя: l r .
Диполь характеризуется дипольным моментом Р . Это вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному и равный произведению заряда q на плечо диполя l .
Плечо диполя l также является вектором, направленным от отрицательного заряда к положительному, и определяет расстояние между зарядами.
Линия, проходящая через оба заряда, называется осью диполя . Очевидно, что она является осью симметрии поля, создаваемого диполем.
где r - расстояние между средней точкой диполя (т. О) и точкой А, лежащей на оси диполя, в которой определяется напряженность поля.
Что такое электростатическое поле и как оно создается?
Какие свойства электрического заряда вы знаете?
С какой силой взаимодействуют неподвижные точечные заряды?
Напряженность поля, создаваемого точечным электрическим зарядом на расстоянии 1 м от него, равна 10 В/м. На каком расстоянии от заряда напряженность электрического поля равна 4000 В/м?
Что такое напряженность электрического поля?
Напряженность электрического поля вблизи Земли направлена к ее поверхности и составляет примерно 130 В/м. Каков заряд Земли?
С помощью принципа суперпозиции определите напряженность электрического поля в точке, являющейся серединой расстояния между двумя точечными зарядами +2 нКл и -2 нКл. Расстояние между зарядами равно 9 см.
Что такое электрический диполь? Однородное или неоднородное электрическое поле создает диполь?
Как влияет электрическое поле на диполь, помещенный в это поле?
А н н о т а ц и я
Настоящий конспект лекций разработан на факультете среднего профессионального образования Санкт-Петербургского университета информационных технологий, механики и оптики, рассмотрен предметно-цикловой комиссией естественнонаучных дисциплин и рекомендован для использования в учебном процессе факультета.
Конспект лекций по электричеству предназначен для студентов учреждений среднего профессионального образования, закончивших не менее 9 классов общеобразовательной школы.
В конспекте рассмотрены следующие темы: электростатика, постоянный электрический ток, элементы расчета электрических цепей постоянного тока, прохождение тока в различных средах. Полнота изложения тем близка к требованиям программы теоретического минимума по физике СПб ГУ ИТМО.
Электростатика
Электростатическое поле в вакууме.
Электрические заряды. Закон Кулона
Существуют 2 типа электрических зарядов. Заряды, подобные зарядам, возникающим в стекле, потертом о кожу, условно назвали положительными. Заряды, подобные зарядам, возникающим в эбоните, потертом о мех, условно назвали отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные – притягиваются.
В тех случаях, когда воздействие тел друг на друга может происходить через безвоздушное пространство, материальную среду, передающую это воздействие, называют полем.
Поле, передающее воздействие одного неподвижного электрического заряда на другой неподвижный заряд, называют электростатическим или электрическим полем.
Все электрические явления определяются изменениями полей зарядов, причем эти изменения распространяются в пространстве от точки к точке с конечной скоростью.
Опытным путем был установлен фундаментальный закон природы – закон сохранения заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (не обменивающейся зарядами с внешними телами) остается неизменной, какие бы процессы не происходили внутри этой системы.
Электрический заряд – величина релятивистски-инвариантная, т.е. не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится.
Закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов установлен Ш. Кулоном в 1785 году. Точечным называется заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием от других заряженных тел, с которыми он взаимодействует.
Рисунок 1. Взаимодействие электрических зарядов
Векторы сил направлены вдоль линии, соединяющей центры тел, на которых расположены электрические заряды.
— закон Кулона для любой среды в
Системе СИ
Интегральном виде
Потенциал — физическая величина, определяемая работой по перемещению единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.
Электрический диполь
Напряженность поля в вакууме на перпендикуляре, восстановленном к оси из его середины (в точке В - рисунок 12 б):
Конденсаторы
В радиоэлектронных приборах применяются конденсаторы - устройства для накопления электрического заряда и электрической энергии. Электроемкость конденсаторов имеет определенную величину. Она указывается на корпусе конденсатора.
Для создания конденсатора определенной электроемкости нужно взять 2 проводника, расположить их как можно ближе друг к другу,
а между ними поместить диэлектрик. Электризовать эти проводники следует разноименно, т.к. взаимное притяжение зарядов на проводниках будет способствовать накоплению большего заряда. Диэлектрик, во-первых, увеличивает электроемкость, а, во-вторых, не дает зарядам перескочить с одного проводника на другой. Поэтому диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность на пробой у диэлектрика должны быть очень высокими.
Поле, создаваемое накапливаемыми зарядами, должно быть сосредоточено в узком зазоре между обкладками. Этому условию удовлетворяют:
1) две плоские пластины;
2) два коаксиальных цилиндра;
3) две концентрические сферы.
Поэтому в зависимости от формы обкладок конденсаторы делятся на плоские, цилиндрические и сферические.
г2 — радиус внешней обкладки;
r1 — радиус внутренней обкладки.
3 4
Сторонние силы.
ЭДС — величина скалярная.
Из последней формулы следует, что ЭДС, действующая в замкнутой цепи, не что иное, как циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил.
- Что такое электрический ток и какое направление тока принято в технике?
- Дайте определение силы тока, плотности тока и напишите формулы, по которым рассчитываются эти величины.
- В каких единицах измеряются сила и плотность электрического тока?
- Расскажите о внешней и внутренней цепи электрического тока.
- Расскажите о сторонних силах и дайте определение электродвижущей силы.
- Что называется напряжением на участке цепи 1 - 2?
Закон Ома для участка цепи.
Сопротивление цепи
Немецкий физик Ом экспериментально установил, что сила тока в однородном металлическом проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.
Проводника.
Закон Ома для участка цепи:сила тока в участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи.
Закон Джоуля - Ленца
Работа постоянного электрического тока:
Мощностьэлектрического тока, определяющая скорость выполнения работы, измеряется в ваттах (Вт) и рассчитывается по
Мощность источника электрической энергии вычисляется по формуле:
- Закон Джоуля-Ленца
При постоянном токе закон Джоуля-Ленца принимает вид:
А н н о т а ц и я
Настоящий конспект лекций разработан на факультете среднего профессионального образования Санкт-Петербургского университета информационных технологий, механики и оптики, рассмотрен предметно-цикловой комиссией естественнонаучных дисциплин и рекомендован для использования в учебном процессе факультета.
Конспект лекций по электричеству предназначен для студентов учреждений среднего профессионального образования, закончивших не менее 9 классов общеобразовательной школы.
В конспекте рассмотрены следующие темы: электростатика, постоянный электрический ток, элементы расчета электрических цепей постоянного тока, прохождение тока в различных средах. Полнота изложения тем близка к требованиям программы теоретического минимума по физике СПб ГУ ИТМО.
Электростатика
Электростатическое поле в вакууме.
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; Нарушение авторского права страницы
Кунаков В.С.
К 91 Электростатика. Постоянный электрический ток: учеб. пособие. / B.C. Кунаков, И.В. Мардасова, О.М. Холодова, В.А. Тызыхян. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2010. – 66 с.
В учебном пособии в краткой форме рассматриваются основные вопросы электростатики (электростатическое поле в вакууме и в диэлектриках, диэлектрики и проводники в электрическом поле), а также основные понятия и законы постоянного тока в рамках общего курса физики.
Предназначено для студентов очной, заочной и ускоренной форм обучения.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Донского государственного технического университета
Научный редактор д-р техн. наук, проф. B.C. Кунаков
Холодова О.М., Тызыхян В.А., 2010
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ
Электрический заряд, атомистичность заряда,
Элементарный заряд
Все тела в природе способны электризоваться, т.е. приобретать электрический заряд. Причем заряды существуют двух знаков: условно называемые положительными и отрицательными.
Электрический заряд является неотъемлемым свойством некоторых элементарных частиц. Заряд всех элементарных частиц (если он не равен нулю) одинаков по абсолютной величине. Его называют элементарным зарядом. Положительный элементарный заряд обозначают +е, отрицательный – –е.
К числу элементарных частиц принадлежат, в частности, электрон (несущий отрицательный заряд -е), протон (несущий положительный заряд +е) и нейтрон (заряд которого равен нулю). Из этих частиц построены атомы и молекулы любого вещества, поэтому электрические заряды входят в состав всех тел. Обычно частицы, несущие заряды разных знаков, присутствуют в равных количествах и распределены в теле с одинаковой плотностью. В этом случае алгебраическая сумма зарядов в любом элементарном объёме тела равна нулю, и каждый такой объём (и тело в целом) будет нейтральным. По ряду причин от атома могут отрываться, наименее прочно связанные с ядром, электроны и присоединяться к другим атомам. Атомы, лишившиеся электронов, называются положительными ионами. Наоборот, атомы, присоединившие к себе лишние электроны, называются отрицательными ионами. Если, например, потереть стеклянную палочку о бумагу, то атомы стекла потеряют электроны и палочка зарядится положительно, бумага - отрицательно.
Поскольку всякий заряд q образуется совокупностью элементарных зарядов, он является целым кратным е :
Однако электрический заряд настолько мал, что возможную величину макроскопических зарядов можно считать изменяющейся непрерывно.
Если физическая величина может принимать только определённые дискретные значения, говорят, что эта величина квантуется. Факт, выражаемый формулой (1.1), означает, что электрический заряд квантуется.
Величина заряда, измеряемая в различных инерциальных системах отсчёта, оказывается одинаковой. Следовательно, электрический заряд является релятивистки инвариантным. Отсюда вытекает, что величина заряда не зависит от того, движется этот заряд или покоится.
Сравнительно недавно была высказана гипотеза о существовании в природе частиц с зарядом, равным 1/3 элементарного, так называемых кварков. Предполагают, что из кварков состоят протоны, нейтроны и другие, относительно тяжелые частицы. Однако обнаружить кварки экспериментально пока не удалось.
Закон сохранения заряда
Электрические заряды могут исчезать и возникать вновь. Однако всегда возникают или исчезают два элементарных заряда противоположных знаков. Например, электрон и позитрон (положительный электрон) при встрече аннигилируют, т.е. превращаются в нейтральные гамма-фотоны. При этом исчезают заряды -е и +е. В ходе процесса, называемого рождением пары, гамма-фотон, попадая в поле атомного ядра, превращается в пару частиц – электрон и позитрон, при этом возникают заряды -е и +е.
Таким образом, суммарный заряд электрически изолированной системы не может изменяться. Это утверждение носит название закона сохранения электрического заряда.
Отметим, что закон сохранения электрического заряда тесно связан с релятивисткой инвариантностью заряда. Действительно, если бы величина заряда зависела от его скорости, то, приведя в движение заряды одного какого-то знака, мы изменили бы суммарный заряд изолированной системы.
Закон Кулона
Заряженные тела взаимодействуют друг с другом, причем одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются.
Точное математическое выражение закона этого взаимодействия в 1785 г. установил французский физик Ш.Кулон. С тех пор закон взаимодействия неподвижных электрических зарядов носит его имя.
Заряженное тело, размерами которого можно пренебречь, по сравнению с расстоянием между взаимодействующими телами может быть принято за точечный заряд. Кулон в результате своих опытов установил, что:
Чтобы поставить знак равенства, необходимо ввести некоторый коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от выбора системы единиц:
где Ф (фарад) – единица электрической емкости (см. п. 3.3).
Таким образом, закон Кулона в скалярной форме имеет вид:
Закон Кулона может быть выражен в векторной форме:
Опыт показывает, что сила взаимодействия двух данных зарядов не изменяется, если вблизи них расположить ещё какие-либо другие заряды.
Электростатическое поле
Взаимодействие между покоящимися зарядами осуществляется через промежуточную среду и с конечной скоростью.
Впервые такая идея была высказана М.Фарадеем. Согласно его представлениям заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой и наоборот. Причем поле заряда не действует на сам заряд.
Если мы изменим положение заряда в пространстве, либо изменим его величину, то поле этого заряда также изменится. Причем изменение поля на некотором расстоянии произойдет не мгновенно c изменением положения заряда или его величины, а спустя некоторый промежуток времени. Таким образом, электрическое поле изменяется не мгновенно, а с конечной скоростью.
Электростатическое поле – это материальная среда, так как взаимодействие между телами (зарядами) может передаваться только через материю. Будучи материальной средой поле обладает свойствами, присущими материи, а именно – массой, энергией и др.
а в случае поля точечного заряда
Напряженность поля ‑ это физическая величина, равная отношению силы, действующей на пробный точечный заряд в данной точке поля к величине этого заряда.
Применение теоремы Гаусса
Электрических полях
Формула (2.4) может быть записана в векторном виде:
Диполь в поле обладает энергией, значение которой можно найти по формуле:
Подставив (2.7) в формулу (2.6), получим:
Выражение для энергии (2.9) остается справедливым и для неоднородного поля.
Рассмотрим состояние диполя в неоднородном поле. Пусть электрическое поле нарастает вдоль оси ОХ (рис.2.5).
Рис.2.5. Диполь в неоднородном поле
Неполярный диэлектрик
Полярный диэлектрик
В состоянии равновесия
Проводники – это вещества, в которых есть свободные носители зарядов, способные перемещаться под действием внешнего электрического поля. В случае металлических проводников свободными носителями заряда являются валентные электроны, которые образуют газ, заполняющий кристаллическую решётку положительно заряженных ионов.
2. Из-за кулоновского отталкивания одноимённых зарядов избыточные заряды стремятся разойтись на максимально большое расстояние между собой. Кроме того, согласно (4.1) и теореме Гаусса (1.21) сумма зарядов внутри проводника будет равна нулю. Следовательно, при равновесии ни в каком месте внутри проводника не может быть избыточных зарядов – все они распределятся по поверхности проводника.
Из-за взаимного отталкивания избыточные заряды стремятся расположиться как можно дальше друг от друга, поэтому на выступах (остриях) проводника поверхностная плотность заряда проводника больше, чем в других местах. Следовательно, вблизи таких частей заряженного проводника напряжённость поля больше, а эквипотенциальные поверхности проходят гуще (рис.4.2).
Незаряженный проводник
Электроёмкость проводника
Рассмотрим уединённый проводник, т.е. проводник который удалён от других тел. Его потенциал согласно (1.15) прямо пропорционален заряду проводника. Из опыта следует, что разные проводники, будучи одинаково заряженными, имеют различные потенциалы. Поэтому для уединённого проводника можно записать:
называют электроёмкостью (или просто ёмкостью) уединённого проводника. Емкость уединённого проводника определяется зарядом, сообщение которого проводнику изменяет его потенциал на единицу.
Емкость проводника зависит от его размеров и формы, но не зависит от материала, агрегатного состояния, формы и размеров полостей внутри проводника. Это связано с тем, что избыточные заряды распределяются на внешней поверхности проводника.
Единица электроёмкости – фарад (Ф); 1 Ф – емкость такого уединённого проводника, потенциал которого изменяется на 1В при сообщении ему заряда 1 Кл.
Потенциал уединённого шара радиуса R, находящегося в однородной среде с диэлектрической проницаемостью ε, равен:
используя формулу (4.3), получаем емкость шара
Энергия системы зарядов
Значение работ в обоих случаях одинаково и каждое из них выражает энергию системы:
Для того чтобы в выражение энергии системы оба заряда входили симметрично, запишем его следующим образом:
Выражение (5.2) можно привести к виду:
ПОСТОЯННЫЙ ТОК
Сила тока, плотность тока
Под электрическим током понимают упорядоченное движение заряженных частиц, причем за направление тока принимают направление движения положительных зарядов.
Электрический ток существует при наличии свободных зарядов и электрического поля. Такие условия для движения зарядов можно создать в вакууме (термоэлектронная эмиссия) и в различных средах, таких как твердые тела (металлы, полупроводники), жидкости (жидкие металлы, электролиты) и в газах. Носителями тока могут быть различные частицы, так в металлах – свободные электроны, в газах – электроны и ионы и т.д.
Протекание тока по проводнику характеризует сила тока I, определяемая по формуле:
где dq – заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время dt.
Для постоянного тока величина I остается одинаковой и по модулю, и по направлению, что позволяет в формуле (6.1) выбирать конечные значения заряда и времени:
10 29 м -3 и предельно допустимую плотность тока, например, в медном проводнике jпред
10 7 А/м 2 , из формулы (6.3) получим:
Из последнего выражения следует, что скорость упорядоченного движения значительно меньше скорости теплового движения.
Сопротивление проводников.
Понятие о сверхпроводимости
Формула (6.4) позволяет установить единицу сопротивления – ом (Ом): 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течет постоянный ток 1 А.
Сопротивление однородного участка цепи R характеризует свойство проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока:
Для чистых металлических проводников при комнатной температуре удельное сопротивление практически линейно возрастает с повышением температуры t, а именно:
Рис.6.2. Зависимость удельного сопротивления
Для многих металлов при определенной температуре Тс (ее называют температурой перехода в сверхпроводящее состояние, Тс ≤ 20 К) сопротивление металла R обращается в ноль (R = 0), металл при Т 1 2345678910Следующая ⇒
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Читайте также: