Потенциальная энергия взаимодействия заряда с полем

Если поле совершает положительную работу ( вдоль силовых линий ), то потенциальная энергия заряженного тела уменьшается (но согласно закону сохранения энергии увеличивается кинетическая энергия ) и наоборот.

Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом электрического поля. Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.

Связь между напряженностью поля и разностью потенциалов:

Эквипотенциальные поверхности - поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал.

Емкость проводника равна отношению заряда q, сообщенного проводнику, к потенциалу φ, который он при этом приобрел:

Емкость - скалярная положительная величина. Единица емкости - фарад (Ф).

Электроемкость проводящей сферы

Емкость уединенного проводника сферической формы прямо пропорциональна относительной диэлектрической проницаемости среды, окружающей проводник, и радиусу проводника:

Конденсатор - электротехническое устройство, накапливающее заряд
( два проводника, разделенных слоем диэлектрика ). Проводники, образующие конденсатор, называются его обкладками.

Между обкладками конденсатора, заряженными разноименно, образуется однородное электрическое поле.

Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика между обкладками, площади обкладок конденсатора и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками:

Энергия заряженного конденсатора:

Практическое занятие № 10

Наименование занятия:Постоянный электрический ток.

Цель занятия: отработать навык решения задач по электродинамике.

Подготовка к занятию: лекция № 11. Касьянов В.А. Физика-11 § 1-6.

В-1

Задание на занятие:

1. Сколько метров медного провода диаметром 0.4 мм потребуется для изготовления реостата сопротивлением 180 Ом?

2. Электрическое сопротивление вольфрамовой нити при 0 °С равно 3.6 Ом. Найдите электрическое сопротивление при температуре 2700 °К.

3. Сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника за 1,2 минуты. При условии, что сила тока в проводнике 50 А.

4. Найти скорость упорядоченного движения в никелиновом проводнике, при напряженности поля 70 мВ/м, концентрация электронов проводимости в котором .

5. Определите массу серебра, выделившегося на катоде при электролизе азотнокислого серебра за время 2 часа, если к ванне приложено напряжение 1,2 В, а сопротивление ванны 5 Ом. Электрохимический эквивалент серебра 11,2 * кг/Кл.

6. Найти энергию ионизации молекул гелия, если известно, что длина их свободного пробега 5 мкм, а напряженность поля равна 35 мВ/м. Какую скорость имеют электроны при ударе о молекулу?

7. Почему нельзя перевозить бензин в пластиковых канистрах?

8. Плоский конденсатор подключен к источнику напряжением 7,5 кВ. При каком расстоянии между пластинами произойдет пробой, если ударная ионизация воздуха начинается при напряженности поля 4 МВ/м?

В-2

Задание на занятие:

1. Определите удельное сопротивление провода диаметром 1.4 мм, если его длина 36 см, а сопротивление 1.2 Ом.

2. Электрическое сопротивление алюминиевой нити при температуре 23 °С равно 4 Ом. Найдите электрическое сопротивление нити при 0 °С.

3. Найти концентрацию электронов проводимости, если скорость упорядоченного движения электронов в проводе площадью поперечного сечения 3 равна 0,0007 м/с, при силе тока в 20 А.

4. Какое количество вещества осядет на катоде из марганца трех валентного металла за 2 часа, при силе тока 9 А.

5. Какой наименьшей скоростью должен обладать электрон, чтобы ионизировать атом азота, если потенциал ионизации U азота равен 14,5 В?

6. Расстояние между электродами в трубке, наполненной парами ртути, 12 см. Какова средняя длина свободного пробега электрона, если самостоятельный разряд наступает при напряжении 750 В? Энергия ионизации паров ртути Дж.

7. Чем объяснить, что при промышленном изготовлении пороха его частицы обволакивают порошком графита?

8. Найти скорость упорядоченного движения электронов в медном проводе площадью поперечного сечения 42 ,при силе тока 70 А, считая, что на каждый атом приходится один электрон проводимости.

Содержание отчёта:

1. Записать наименование и цель занятия.

2. Ответить на контрольные вопросы и получить допуск к работе.

3. Выполнить задания.

Контрольные вопросы:

1.Электрическое сопротивление (Определение, формулы).

2.Сформулируйте закон Ома для участка цепи и запишите формулу.

3.Дайте определение источника тока. Запишите виды источников тока.

4.Дайте определение силы тока. Запишите формулу для расчета.

5.Запишите формулы для расчета силы тока в металлах и электролитах.

6.Дайте определение резистора.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Электродинамика-это наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи- электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами и частицами.

Электрическим токомназываютупорядоченное движение заряженных частиц.

Сила тока-это заряд, перенесенный в единицу времени, [I]=А.

Электрический ток в разных средах:

Среды	Носители зарядов	Формула
Металлы	Свободные электроны
Электролиты	Положительные и отрицательные ионы
Газы и плазма	Электроны и ионы	-
Вакуум	Электроны, вылетевшие в результате термоэлектрической эмиссии	-
Полупроводники	Электроны и «дырки»	-

Электрическое сопротивление-величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока.

Закон Ома для участка цепи: