Електростатичне поле та його потенціал
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
Різниця потенціалів
Подібно до потенціальної енергії значення потенціалу в даній точці залежить від нульового рівня для відліку потенціалу. Практичне значення має не сам потенціал, а його зміна, яка не залежить від вибору нульового рівня відліку потенціалу.
За означенням, різниця потенціалів між двома точками дорівнює відношенню роботи поля по переміщенню заряду з початкової точки в кінцеву до величини цього заряду, або, інакше кажучи, чисельно дорівнює роботі, затраченій на переміщення одиничного позитивного заряду:
.
Різниця потенціалів між двома точками рівна одиниці, якщо під час переміщення заряду в 1 Кл з однієї точки в іншу електричне поле виконує роботу 1 Дж. Цю одиницю називають вольт (В).
Закон постійного струму
Коли заряджені частинки рухаються, то електричний заряд переноситься з одного місця в інше. При умові перебування зарядів у безладному тепловому русі заряд не переноситься. Електричний заряд переноситься через переріз провідника лише тоді, коли поряд з хаотичним рухом електрони беруть участь в упорядкованому русі. У цьому випадку говорять, що у провіднику встановився електричний струм. Електричний струм виникає, коли впорядковано переміщуються вільні електрони в металах або іони в електролітах.
За напрям струму приймають напрям руху позитивно заряджених частинок. Такий вибір напряму струму не дуже вдалий, оскільки здебільшого струм це рух електронів. Напрямок струму обирали тоді, коли про вільні електрони в металах нічого не знали.
Малий елемент заряду, перенесений за елемент часу dt є основною кількісною характеристикою струму, що називається силою струму:
.
Якщо сила струму та його напрям з часом не змінюються, тобто , то такий струм називають постійним.
Існує альтернативна думка про те, що таке електромагнітний струм (чисто „електричного” струму струм взагалі-то не буває, оскільки на додаток до дивергентної, тобто електричної складової є роторна, тобто магнітна складова, нехай навіть невелика). Придивімося до рекламних вогнів, у яких задіяно багато електричних ламп чи світлодіодів. Коли йде вказана реклама, спостерігачеві здається, що світні точки чи літери, що складені з цих точок, рухаються (прикладом є рухомий рядок). То дитині ще можна якось розповісти казочку про існування Діда Мороза десь у Лапландії, рівно як і про те, що вказані вище вогні реально рухаються. А якщо серйозно, то відчуття „руху” створюється перемиканням ламп через певні інтервали часу. Лампи або світлодіоди як були на своїх місцях, так і залишаються. Те ж саме являє собою і електромагнітний струм, який є не що інше, як коливання біполів. Так, я не помилилася, саме біополів, а не диполів, оскільки протилежно заряджені частинки так званого диполя, ну майже ніколи не бувають однаковими в розмірах.
Закон Ома
Для будь-якого провідника існує певна залежність сили струму від прикладеної різниці потенціалів. Це так звана вольт-амперна характеристика провідника.
Найпростіший вигляд має вольт-амперна характеристика металевих провідників і розчинів електролітів. Вперше її встановив для металів німецький фізик Ом Георг Сімон. Залежність сили струму від напруги називають законом Ома: . Коефіцієнт пропорційності, що не залежить від напруги, прийнято позначати або через , де R електричний опір, або через ?, тільки у цьому разі дана величина матиме назву електрична провідність. Одиниця опору в СІ Ом, а одиниця провідності Сіменс (См).
Вищенаведена рівність виражає закон Ома для ділянки кола. Цей же закон для замкненого кола, що містить джерело струму з ЕРС ? та внутрішнім опором r має вигляд:
.
Наведені дві рівності суть інтегральна форма запису закону Ома. Існує ще й диференціальна форма: , оскільки скаляр густини струму дорівнює
,
де dS? проекція малого елементу поверхні dS на площину, перпендикулярну до .
Список використаної літератури
- Б.М.Яворовский, А.А.Детлаф: Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗов, изд.7, исправленное: М:Наука, 1977.
- Ю.В.Гофман: Законы, формулы, задачи физики: справочник: К:, Наукова думка, 1977.