Элементы эл. Цепи:

1. Линейные I=I(U), график – прямая. У них ВАХ линейна. Подчиняются закону Ома-(I=U/R). Имеют своё характерное сопротивление.

2. Нелинейные I=I(U), график – кривая. У них ВАХ НЕлинейна. НЕ подчиняются закону Ома-(I=U/R). Не имеют своё характерное сопротивления. (Дуга,диод.)

3. Управляемые нелинейные I=I(U,y), где y-управл. параметр (свет, давление, temp). график – кривые. НЕ подчиняются закону Ома-(I=U/R). Не имеют своё характерное сопротивления.

Понятие электрического заряда. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

Заряды - заряженное тело размерами и формой, которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием, на котором оценивается его действие. Единицей измерения электрического заряда является 1 Кл.

1Кл=1А*1с.

Электрический заряд всегда расположен на материальном носителе( теле имеющем опр.массу отличную от 0).

Существует 2 рода зарядов (положительные –носитель протон; отрицательные- носитель электрон.).

Способы создания электрического заряда: трением для диэлектриков; контактная передача; в ходе химических реакций и фотохимических реакций; радиация.

Закон сохранения заряда:

Алгебраическая сумма зарядов образующих изолированную систему не изменяется при любых процессах происходящих в этой системе.(Заряд не исчезает , а только переходит от одного тела к другому. Закон сохранения электрического заряда следствие закона сохранения материи.

Закон Шарля Кулона:

Сила электростатического взаимодействия 2-ух точечных зарядов, находящихся в вакууме прямо пропорциональна произведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль прямой соединяющей эти заряды.

F=

-электрическая постоянная =8.85*10^-12 , -модули зарядов, r -расстояние между зарядами, сферическая симметрия электрического поля точечных зарядов.

Постоянный ток. Сила и плотность тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение.

Электрический ток - упорядоченное движение зарядов.

Сила тока - скалярная величина численно равная заряду, переносимому через единичную площадку в единицу времени.

Условия существования тока:

• Дельта фи не равно 0

• Наличие носителей заряда

• Наличие замкнутой цепи

Носители заряда:

• Проводники 1-го рода (металлы, электроны)

• Проводники 2-го рода (электролиты, ионы)

• Проводники 3-его рода(газы)

За направление тока условно принято движение положительных зарядов.

Вектор плотности тока: численно равен силе тока di через расположенную в данной точке площадку ds перпендикулярную к направлению движения носителей, отнесенной к величине этой площадки. ( направление вектора плотности тока принимается направление положительного заряда).

Сторонние силы-силы не электростатического происхождения(химические взаимодействия, световые взаимодействия, а также переменных электромагнитных полей).Fcт =Е*q(E*-напряженность поля сторонних сил)

ЭДС - величина численно равная работе сторонних сил отнесенной к величине заряда.

ЭДС - действующая в замкнутой цепи может быть определена как циркуляция вектора напряженности сторонних сил.

Величина численно равная работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется напряжением на данном участке цепи.

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, называется однородным. Участок, на котором на носители тока действуют сторонние силы, называется неоднородным.

Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора индукции магнитного поля. Потокосцепленне.

Поток вектора магнитной индукции, пронизывающий площадку S - это величина, равная:

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) измеряется в веберах (Вб)

 

Магнитный поток - величина скалярная.

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) равен числу линий магнитной индукции, проходящих сквозь данную поверхность.

Поток вектора магнитной индукции (магнитный поток) сквозь произвольную замкнутую поверхность равен нулю:

Это теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля.

Она свидетельствует о том, что в природе не существует магнитных зарядов – физических объектов, на которых бы начинались или заканчивались линии магнитной индукции.

ПОТОКОСЦЕПЛЕНИЕ - полный магнитный поток, пронизывающий электрический контур. Напр., потокосцепление многовитковой катушки индуктивности равно сумме потоков через все ее витки. Единица измерения - Вб.

Y = 2(Ф₁+ Ф₂+ Ф₃+ Ф₄)

Правила Кирхгофа для разветвленных электрических цепей

Относится к узлам цепи (узел-точка , в которой сходится более 2-ух токов)-является следствие закона сохранения:

Электрический заряд в любых элементах цепи не происходит накопления заряда.

Алгебраическая сумма токов сходящихся в узле =0.

2-правило является отражением закона сохранения энергии в электрических цепях , применимо к контурам, т.е. для замкнутого участка цепи, содержащем в общем случае сопротивление и источник ЭДС.

При обходе контура алгебраическая сумма падений напряжений на всех участках контура равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в контуре.

m ≠n

Последовательность применения правил Кирхгофа:

1. Выбираем произвольное направление токов во всех участках цепи для N-узлов составляем N-1 уравнение по первому правилу . Если при решении значение тока получается отрицательным, его реальное направление противоположно выбранному.

2. Выбрать произвольное направление обхода контура. Падение напряжений на каждом контуре берется со знаком + , если направление тока совпадает с направление обхода контура.

3. Суммарное число уравнений для узлов и контуров должно быть равно числу неизвестных токов.

Проводники. Электростатическая индукция. Электроёмкость уединенного проводника.

Носители заряда на проводнике способны перемещаться под действием сколь угодно малой силы. Поэтому для равновесия зарядов на проводнике необходимо выполнение следующих условий:

• Напряженность поля всюду внутри проводника должна быть равна 0(Е=0) следует

• Напряженность поля на поверхности проводника должна быть в каждой точке направлена по нормали к поверхности (Е=Еn). Следует в случае равновесия зарядов поверхность - эквипотенциальна.

Применив теорему Гаусса:

1. 

2. E=0 P=0 D=0

3. 

4. -напряженность создаваемая зарядом сосредоточенным на проводнике.

Проводники в электростатическом поле:

• При внесении независимого проводника в электростатическое поле у концов проводника возникают заряды противоположного знака - индуцированные заряды.

• Перераспределение будет происходит до тех пор пока не установится равновесие.

В результате поверхность проводника эквипотенциальна ( явление электрозащиты).

Электроёмкость:

При сообщении проводнику заряда q-этот заряд распространяется по поверхности, так что поле внутри проводника=0. Такая картина распространения зарядов на проводнике характерна для уединенного проводника: не находящегося в зоне действия других полей или проводников.

Коэффициент пропорциональности С между потенциалом и зарядом называется электроёмкостью проводника.

Напряженность поля –фи.

Работа выхода электрона из металла. Эмиссионные явления(термоэлектронная, фотоэлектронная, вторичная электронная и автоэлектронная эмиссии).

Работа выхода - работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла.

Причины выхода электрона из металла:

1.Если электрон покинул металл то на его месте образуется избыточный положительный заряд который стремится вернуть электрон назад.

2.Если металл покинуло значительное кол-во электронов то совместно с электронами лежащими на границе металл-воздух они образуют потенциал 2-ого слоя( подобно конденсатору) для преодоления которого нужна дополнительная энергия.

Эмиссионные явления:

Эмиссия - выход электрона из металла(диэлектрика)

Термоэлектронная - явление вылета электрона из металла под действием теплоты.

Фотоэлектронная - явления вылета электрона из металла под действием света.

Вторичная электронная эмиссия-явление вылета электронов из металлов под действием нужна первичных электронов.

Автоэлектронная эмиссия - явление испускания электронов с поверхности металла под действием внешнего электростатического поля.

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной и интегральной форме.

Работа сил электростатического поля и сторонних сил - работа по переносу заряда из одного конца проводника в другой за время t.

, где R-сопротивление, t-время, U- напряжение на концах участка,I-сила тока.

Работа измеряется в Джоулях(ДЖ).

Мощность-мощность, которая может растрачиваться на совершение работы, на протекание химических реакций и нагрев участка.

Мощность, которая выделяется при прохождении электростатического тока на внешнем участке замкнутой цепи

Мощность выделяемая электрическим током в замкнутой цепи:

Мощность измеряется в ваттах (Вт).

Если на участке не совершается механическая работа и не происходят химические реакции, то электрическая энергия превращается во внутреннюю и количество теплоты(Q), которое выделяется в проводнике за время(t), определяется законом Джоуля-Ленца:

Закон Джоуля-Ленца: в случае когда проводник неподвижен и хим.превращения в нем не совершается, работа тока затрачивается на увеличение внутренней энергии проводника, в результате чего проводник нагревается.

В дифференциальной Форме:

В интегральной форме: