 |
Электростатическая защита. Электроемкость заряженного проводника. Конденсаторы. Параллельное соединение конденсаторов. Последовательное соединение конденсаторов
|
|
|
|
Электростатическая защита
Электростатическая защита объектов (например, приборов) от влияния внешних электростатических полей основана на том, что заряды располагаются на поверхности, а полость в замкнутом проводнике не заряжена (экранирована от внешнего поля). Для электростатической защиты можно использовать не сплошной проводник, а металлическую сетку, которую заземляют, т. е. соединяют с нулевым потенциалом Земли.
Электроемкость заряженного проводника. Конденсаторы
Электроемкостью заряженного проводника называется скалярная физическая величина С, характеризующая способность проводника накапливать заряды и численно равная заряду, изменяющему потенциал проводника на один Вольт.
, 1 Фарад = 1 Кулон / 1 Вольт. (3)
Так как заряды в проводнике располагаются только на поверхности, то электроемкость не зависит от материала проводника, его агрегатного состояния, но зависит от формы и размеров.
Фарад – большая единица. Например, используя потенциал проводящей поверхностно заряженной сферы и формулу (3), получим
,
что в 1400 раз больше радиуса Земли. Электроемкость Земли - 711 мкФ.
Единицы измерения в технике:
1 мФ = 10-3Ф; 1 мкФ = 10-6Ф; 1 нФ = 10-9Ф; 1 пФ = 10-12Ф.
Конденсатором называется система из двух изолированных друг от друга проводников. Эти проводники обычно называют пластинами, хотя они могут иметь любую форму. Емкостью конденсатора называется величина: 
.
Плоский конденсатор
|
; 
;
, (4)
Параллельное соединение конденсаторов
|
|
|
|
и, следовательно, емкость всей системы:
. (5)
Ёмкость группы параллельно соединенных конденсаторов равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. При С1 = С2 = С3 = 1 С0 = 3.
|
Последовательное соединение конденсаторов
,
.
. (6)
При С1 = С2 = С3 = 1 С0 = 1/3, т. е. ёмкость группы последовательно соединенных конденсаторов всегда меньше емкости каждого из этих конденсаторов в отдельности.
25. Характеристики электрического тока: сила тока, вектор плотности тока. Законы Ома и Джоуля - Ленца
в дифференциальной форме
Электрическим током называется любое упорядоченное движение заряженных частиц, например, электронов в металлах.
За направление тока принято считать движение положительных зарядов. В металле положительные заряды, являющиеся ядрами атомов, связаны в кристаллической решетке и перемещаться не могут. Внешние (валентные) электроны не связаны с определенными атомами и могут свободно перемещаться по проводнику. Эти электроны называются свободными или электронами проводимости.
Для существования тока необходимо два условия:
1. наличие свободных носителей заряда;
2. наличие электрического поля.
Различают два вида тока
1. ток проводимости;
2. конвекционный ток.
Силой тока I называется скалярная физическая величина, характеризующая перенос зарядов по проводнику и численно равная заряду, переносимому через поперечное сечение проводника в единицу времени.
, при I = const (постоянный ток) 
. (1)
1 Ампер - это сила тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и малой площади сечения, расположенными в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызывает на участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия 2× 107 Н.
|
Плотностью тока 
называется векторная физическая величина, характеризующая направление тока в проводнике и его распределение по сечению проводника, численно равная силе тока, приходящейся на единицу площадки, ориентированной перпендикулярно направлению тока.
|
|
|
(2)
. При 
. (3)
- закон Ома в дифференциальной форме. (4)
g - удельная электропроводность; r - удельное электросопротивление.
Плотность тока j в каждой точке внутри проводника равна произведению удельной электропроводности проводника на напряженность электрического поля в этой точке .
- закон Джоуля - Ленца в дифференциальной форме. (5)
|
|
|
