26. Однородный диэлектрик в электрическом поле. Связанные или поляризационные заряды. Связь поверхностной плотности поляризационных зарядов и вектора поляризации Pe.

Заряды, входящие в состав молекул диэлектрика, называются связанными. Под действием поля связанные заряды могут лишь немного смещаться из своих положений равновесия; покинуть пределы молекулы, в состав которой они входят, связанные заряды не могут.

Выделим в диэлектрике косой цилиндр,образующие которого lllE,основание косого цилиндра обозначим через dS угол между нормалью n и E через α.

Рассмотрим его как большой диполь,запишем дипольный момент:

dP_e=L*σ_p*dS

Ϸ=dP_e/(V_{косого цилиндра})=( σ_p*dS*L)/( V_{косого цилиндра})= ( σ_p*dS*L)/(dS*cosα*L)

Ϸ_e= σ_p/cosα

σ_p=Ϸ_e*cosα

Ϸ_e*cosα – нормальная составляющая вектора поляризации

Ϸ_en= σ_p

Электрет-вещества с поведенным вектором поляризации способные порождать электрическое поле.

Пъезоэлектрики- твердые кристаллические диэлектрики способные под механическим напряжением «породить» положительный,отрицательный заряд.

Сигнетоэлектрики- для сигнетоэлектриков ε не есть постоянная величина,она есть функция поля E.

27. Электродинамика. Электрический ток. Условия существования тока проводимости.

Электродинамикой называется тот отдел учения об электрических явлениях, в котором рассматриваются притяжения или отталкивания, которые возникают между проводниками, по которым течет электрический ток.

Электрический ток - упорядоченное по направлению движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов.

Для возникновения и поддержания тока в какой-либо среде необходимо выполнение двух условий:

* наличие в среде свободных электрических зарядов

* создание в среде электрического поля.

28. Сила и плотность тока. Постоянный ток. Формула плотности тока.

Плотность тока — векторная физическая величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через единицу площади. Например, при равномерном распределении плотности:

тока по сечению проводника .

Ток, не изменяющийся со временем, называется постоянным.

Сила тока– скалярная величина, равная заряду, переносимому носителями через рассматриваемую поверхность(например, через поперечное сечение проводника) в единицу времени.Если за время dt переносится заряд dq, то сила токаi, по определению равна

29.Опыты л.Н Мандельштама и н.Д. Папалекси.

Катушка с намотанным проводом совершала крутильные колебания провода катушки выведены в телефон(в телефоне треск) следующее заменили телефон гальванометром. Подтверждена, что носителями тока в металлах проводника является е-заряд

30.Основы классической электронной теории электропроводности металлов( электронный газ, средняя длина свободного пробега электронов, средняя квадратичная скорость электрона, оценка порядка величины средней скорости упорядоченного движения электронов).

           В рамках элементарной кинетической теории полагаем, что валентные электроны (электроны проводимости) металлов представляют собой одинаковые твердые сферы, двигаются они по прямым линиям до столкновения друг с другом, время контакта частиц пренебрежимо мало по сравнению с временем "свободного" движения.

      Объемную концентрацию электронов проводимости можно оценить выражением:

     

(1)

где   - объемная плотность металла (кг/м³), Z - валентность химического элемента, N_a - число Авогадро, А - относительная атомная масса элемента.

      Заряд электрона е =-1,6*10^-19 Кл, масса электрона m_e = 0,91*10^-30 кг. Величину "е" ниже будем считать положительной, а знак заряда электрона будем учитывать непосредственно в формулах.

      Плотность электронного газа:

     

(2)

значительно больше плотности обычных газов при нормальных условиях.

      В теории Друде пренебрегают сильным электрон-электронным и электрон-ионным взаимодействием, полагая, что внутри металлического тела отдельный электрон практически ведет себя как свободная частица. Это дает нам право считать электрон "нейтральной" частицей при расчете взаимодействия ее с остальными частицами, но способной переносить заряд при расчете параметров электрического тока.

Средняя квадратичная скорость молекул

Исходя из представлений о свободных электронах, Друде разработал классическую теорию электропроводности металлов, которая затем была усовершенствована Лоренцем. Друде предположил, что электроны проводимости в металле ведут себя подобно молекулам идеального газа. В промежутках между соударениями они движутся совершено свободно, пробегая в среднем некоторый путь   . Правда в отличие от молекул газа , пробег которых определяется соударениями молекул друг с другом, электроны сталкиваются преимущественно не между собой, а с ионами, образующими кристаллическую решетку металла. Эти столкновения приводят к установлению теплового равновесия между электронным газом и кристаллической решеткой. Полагая, что на электронный газ могут быть распространены результаты кинетической теории газов, оценку средней скорости теплового движения электронов можно произвести по формуле   . Для комнатной температуры (  300К) вычисление по этой формуле приводит к следующему значению:   . При включении поля на хаотическое тепловое движение, происходящее, со скоростью   , накладывается упорядоченное движение электронов с некоторой средней скоростью   . Величину этой скорости легко оценить, исходя из формулы, связывающей плотность тока j с числом n носителей в единице объема, их зарядом е и средней скоростью   :

(2)

Предельная допустимая техническими нормами плотность тока для медных проводов составляет около 10 А/мм² = 10⁷ А/м². Взяв для n=10²⁹ м^-3, получим

Таким образом, даже при больших плотностях тока средняя скорость упорядоченного движения зарядов в 10⁸ раз меньше средней скорости теплового движения   .