Электрическая емкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля

Электроемкость уединенного проводника C = q/j, где j— потенциал проводника (при условии, что на бесконечности потенциал проводника принимается равным нулю). Электроемкость уединенного проводника численно равна заряду, который необходимо сообщить проводнику, чтобы увеличить его потенциал на единицу.

Электроемкость конденсатора C = q/U, где U — разность потенциалов пластин конденсатора. Электроемкость конденсатора численно равна заряду, который необходимо ему сообщить, чтобы увеличить его разность потенциалов на единицу.

Электроемкость плоского конденсатора

,

где S — площадь пластины (одной) конденсатора; d — расстояние между пластинами, e — относительная диэлектрическая проницаемость среды, в которой находятся заряды; e_o — электрическая постоянная.

Электроемкость батареи N конденсаторов:

а) — при последовательном соединении;

б) — при параллельном соединении.

Энергия заряженного конденсатора:

, , .

Энергия заряженного плоского конденсатора представляет собой энергию электрического поля в конденсаторе, т.е. ее можно выразить через характеристики электрического поля:

, , .

где V=Sd — объем конденсатора.

Объемная плотность энергии электрического поля в конденсаторе (энергия в единице объема) равна

или

Сила и плотность тока. Электродвижущая сила. Напряжение. Однородный и неоднородный участки цепи.

Сила постоянного тока

Электрический ток – направленное движение электрических зарядов.

За направление электрического тока выбрано направление движения положительных зарядов.

Сила тока скалярная физическая величина, численно равная заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника в единицу времени

,

где dq — заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время dt.

Плотность тока

,

где S — площадь поперечного сечения проводника.

Связь плотности тока со средней скоростью <v>направленного движения заряженных частиц

,

где q — заряд частицы; п — концентрация заряженных частиц.

Сторонние силы (действующие на участке электрической цепи) это силы неэлектростатическойприроды.

Электродвижущей силой (ЭДС) называют работу сторонних сил по переносу вдоль электрической цепи единичного положительного заряда

.

Однородный участок цепи – участок, не содержащий сторонних сил. Неоднородный участок цепи – участок, содержащий сторонние силы (т.е. источник ЭДС).

Напряжением на участке цепи (U) называют работу сторонних сил и сил электростатического поля по переносу вдоль электрической цепи единичного положительного заряда

.

Для однородного участка напряжение равно разности потенциалов на данном участке

.