Свойства электроемкости проводника.

Напряжение в электрическом поле.

Любой электрический заряд может производить работу, которая выражается в притяжении или отталкивании другого заряда. Способность φ производить работу А, зависит от его потенциала.

Сила электрического поля перемещает (+) всегда от точки с более высоким

потенциалом к точке с меньшим потенциалом, т.е. в направлении убывания потенциала и наоборот. (-) она перемещает от точки с меньшим потенциалом к точке с большим потенциалом.

Перемещение связано с расходом энергии электростатического поля. Чтобы подсчитать работу силы поля по перемещению заряда q из одной точки в другую, необходимо знать разницу q или напряжение между данными точками поля.

Напряжением между двумя любыми точками электростатического поля называется алгебраическая разность φ этих точек.

U = φ₁- φ_{2 или}
Напряжение между двумя точками электростатического поля численно равно работе которую совершает F_э при переносе заряда из одной точки поля в другую.

Пример: Требуется определить U_1,2 , если известно, что F_{э, ,}перенося заряд q=5•10^-8 Кл. из точки 1 в точку 2 совершила работу А_1,2=8•10^-5 Дж.

Решение: U_1,2=  =1600 В

Пример: Определить какую работу совершила F_э, если ею был перемещен заряд q = 4*10^-6 Кл из точки 1 в точку 2, U_1,2 =3000 В.

Решение:    А_1,2=U_1,2 q = 3•10³•4•10^-6 = 1,2•10^-2 Дж.

Работа F_э при переносе заряда по замкнутому контуру в этом поле =0

Напряженность электростатического поля.

Любой заряд q, находящийся в электростатическом поле, испытывает на себе действие силы этого поля.

F_э= Е • q     F_э - сила поля, действующая на q_1, помещенный в данную точку поля.

Е – сила поля, отнесённая к заряду, называется напряженностью электростатического поля.

Е =

Напряженность электростатического поля численно равна силе поля, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в исследуемую точку поля.

Е = = =  =  =

Напряженность электростатического поля в данной точке равна 1 , если в этой точке поля на заряд, равный 1 Кулон , действует сила F, равная 1 Н.

                                =

Пример: Определить Е в данной точке, если в ней на q=5-  км действует Н.

Решение: Е =  =0,4*

Е - векторная величина, т.е. характеризующая направление в пространстве.

Вектор напряженности электростатического поля Е в любой точке совпадает с касательной к силовой линии, проходящей через эту точку.

Для однородного электростатического поля   

(Рис 1)

+                 Е                      -              Е - напряженность тока

         +         1              2          -

       +                                                -

                                 Рис 1.

           Силу взаимодействия двух точечных зарядов, размещенных на физических телах, размеры которых очень малы по сравнению с расстояниями между этими телами, описывает закон кулона.

       Если электростатическое поле создано совокупностью точечных q, то Е результирующего поля равна геометрической Е полей всех заданных точечных зарядов.

Электрическая емкость

    Установлено, что между зарядом и потенциалом любого непроводника существует прямая пропорциональная зависимость.  

                              q = c*φ               q~φ

q-заряд проводника.

 φ -потенциал проводника

 с –коэффициент пропорциональности между q и φ, емкость проводника

                                                                  с =  

       Емкость проводника есть величина, характеризующая способность проводника накапливать в себе электрические заряды.

       Определим размерность с:

       Проводник обладает емкостью в 1 фарад, если при сообщении ему одного Кулона электричества, его потенциал изменится на 1В.

Свойства электроемкости проводника.

Электроемкость:

1. не зависит от его материала (медь, свинец, серебро имеют )

2. не зависит от его массы (два проводника с одной и той же массой, но разной конфигурацией имеют

3. зависит от его поверхности (так как в электростатике заряды размещаются только по поверхности, то чем больше поверхность, тем больше разместится на ней зарядов).

4. зависит от среды, в которой размещен проводник (если больше, то С увеличивается.

5. Зависит от соседства других проводников.(чем ближе проводники друг к другу,            тем больше их С, т. е. электроёмкость системы двух проводников).

Ёмкость системы двух проводников численно равно тому заряду, который надо сообщить одному из проводников, чтобы напряжение между ними изменилось на единицу

                    С = = .

Ёмкость системы двух проводников равна 1 Ф, если при сообщении одному из проводников 1 Кл электричества разность φ этих проводников изменится на 1 В.

Если создать систему из двух проводников с большой поверхностью, расположив их на малом расстоянии друг от друга, в среде с большой ε, то можно получить большую электроёмкость системы. Приборы, основанные на этом принципе, называются конденсаторами.

  ЭЛЕКТРОЁМКОСТЬ КОНДЕНСАТОРОВ.

Устройство, состоящее из двух проводников любой формы, разделенных диэлектриком, называется конденсатором.

Проводники конденсаторов называются обкладками и делятся на:

1. Цилиндрические.

2. Плоские

3. Сферические.

Диэлектрик, разделяющий пластины, может быть выполнен из масла, специальной массы, парафинированной бумаги и т. д.

Обозначения на электрических схемах:

1. ───I I─── С = const

2. ─── C  const

При подключении конденсатора к источнику питания на обкладках конденсатора накапливаются заряды, равные по величине, но разные по знаку. Величина зарядов, накапливаемая на любой обкладке конденсатора равна напряжению U, подводимому к конденсатору, площади поверхности одной пластины S, абсолютной диэлектрической проницаемости ε диэлектрика,     разделяющего обкладки и обратно пропорциональна расстоянию между ними.

q = U    

где ε, s, ℓ ─ величины, характеризующие конструктивные параметры конденсатора.

         Если   то q = отсюда С – характеризует конструктивные параметры конденсатора. Для данного конденсатора величина постоянная.

        ЁМКОСТЬ ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА.

              С =

1. Чем меньше расстояние между обкладками, тем больше С.

Если соединить обе пластины между собой, ℓ =0, то С =  Конденсатор не накапливает q.