Б-1

1.Электрические заряды и их свойства.

2. Сила и плотность постоянного электрического тока.

3.Циркуляция вектора намагниченности.

1.Электрические заряды и их свойства.

Все тела в природе способны электризоваться, т.е. приобретать электрический заряд. Наличие заряда проявляется в том, что заряженное тело может взаимодействовать с другими заряженными телами. Имеются два вида зарядов, называемых положительными и отрицательными, заряды одного знака отталкиваются, разных – притягиваются.

Заряд является неотъемлемым свойством некоторых элементарных частиц ( не нейтральных). Заряд этих частиц одинаков по абсолютной величине и его называют элементарным. В частности, к элементарным частицам относятся электрон с зарядом –е, протон, несущий заряд +е и нейтрон, заряд которого равен нулю. Из этих частиц построены атомы и молекулы всех веществ, значит заряженные частицы входят в состав всех тел.

В естественном состоянии тела нейтральны, значит заряды разных знаков присутствуют в них в одинаковых количествах и распределены по объему с одинаковой плотностью, т.е. алгебраическая сумма зарядов в элементарном объеме равна нулю. Если создать избыток частиц одного знака – тело заряжается. Можно вызвать перераспределение зарядов в объеме, не изменяя их общего количества, например, с помощью явления электростатической индукции.

Поскольку всякий заряд создан совокупностью элементарных зарядов, то он всегда является кратным е: q =Ne, е = 1,6 ^.10^-19 Кл, т.е. заряд может принимать только дискретные значения е, 2е, …

Величина заряда, измеряемая в разных инерциальных системах отсчета, оказывается одинаковой, следовательно, заряд является релятивистски инвариантным, Отсюда вытекает, что величина заряда не зависит от того, движется этот заряд или покоится.

Заряды возникают и исчезают парами, например, в процессе фотоэффекта появляются электрон и дырка, при аннигилляции электрона и позитрона рождается гамма-квант и т.д. Поэтому в любой электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов не изменяется, это отражает закон сохранения электрического заряда.

2. Сила и плотность постоянного электрического тока.

Электрическим током называется направленное движение электрического заряда. Ток может протекать в металлах, полупроводниках, жидкостях (электролитах) и газах (газовый разряд).

Для протекания тока необходимы два условия: наличие свободных носителей заряда и наличие электрического поля.

При включении электрического поля на хаотическое (тепловое) движение носителей накладывается упорядоченное движение с некоторой средней скоростью и через воображаемую поверхность S проходит ток.

Количественной характеристикой тока является заряд, проходящий через рассматриваемую поверхность за единицу времени,

За направление тока принимают направление движения положительных зарядов.

Электрический ток может неравномерно протекать через поверхность. Для более детального, локального описания тока вводят вектор плотности тока , модуль которого численно равен отношению силы тока через элементарную площадку, расположенную в данной точке перпендикулярно направлению движения носителей, к ее площади:

.

Поле вектора можно, также как и для вектора , изображать в виде линий тока или линий вектора .

Если носителями тока являются заряды разных знаков, то плотность тока: . Оба слагаемые имеют одинаковое направление. Поскольку, , то , здесь плотность тока выражена через объемные плотности положительных и отрицательных зарядов.

Зная в каждой точке поверхности S, можно найти и силу тока через всю поверхность как поток вектора через эту поверхность:

Из формулы видно, что сила тока величина скалярная и алгебраическая, знак определяется, кроме всего прочего, выбором нормали к S.