Потенциал и разность потенциалов. Связь между напряженностью электрического поля и разностью потенциалов.

Потенциальной энергией называется энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела.

Электрическое поле неподвижных электрических зарядов называется электростатическим.

Мерой изменения потенциальной энергии является работа, которая совершается по перемещению тела из одной точки пространства в другую.

- потенциальная энергия данного заряда в разных точках может быть различной, так как она зависит от самого заряда и свойств поля. Но отношение

не зависит от значения заряда, его принимают за энергетическую характеристику поля. Обозначают буквой

и называют потенциалом поля в данной точке.

представляет собой изменение потенциальной энергии единичного положительного зарядаю его называют разностью потенциалов

или U.

Тогда работа, совершаемая силами электрического поля равна

Напряжением называется разность потенциалов между двумя точками электрического поля.

Разность потенциалов является энергетической характеристикой электрического поля.

Связь напяжения с напряженностью описывается формулой:

$$$1.Как называется физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия и определяющая значения сил и энергий при этих взаимодействиях?

$$$2.Как называется сила, действующая на точечный заряд?

$$$3.Зависит ли разность потенциалов от траектории движения?

$только при перемещении положительных зарядов

$$$4.Как называется дольная единица электроемкости равная 10^-9 Ф?

$$$5.Как называется закон, который записывается следующим образом:

$$$6.Где сосредоточен весь статический заряд проводника?

$сила, действующая на множество нейтронов в проводнике

$сила, работающая при температуре абсолютного нуля

$$$12.Какой закон был открыт Шарлем Кулоном в 1785 г.?

СРСП: Силовые линии электрического поля. Напряженность поля заряженного шара. Нарисовать графики. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев - Физика 10 кл. стр.104-105

1. Башарулы Р., Токбергенова. Койшыбаев Н.-Физика 10 кл.2015г.

2. Туякбаев. Тынтаева Ж. Бакынов Физика 10 кл. Сборник задач 10 класс., 2015г.

3. edu gov.kz/ цифровые образовательные ресурсы по физике 10-11кл

5 Кронгарт Б. Кем В.Физика /учебник для 10 классов общеобразовательных школ/. –Алматы: Мектеп, 2009г.

Свободные заряды. В проводниках, к которым в первую очередь относятся металлы, имеются заряженные частицы, способные перемещаться внутри проводника под влиянием электрического поля. По этой причине заряды этих частиц называют свободными зарядами. Проводниками являются металлы, некоторые химические соединения, водные растворы солей, кислот и щелочей, расплавы солей, ионизированные газы.

Например, в металлах носителями свободных зарядов являются электроны. Свободные электроны участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по куску металла в любом направлении.

Электростатическое поле внутри проводника. Наличие в проводнике свободных зарядов приводит к тому, что внутри проводника электростатического поля нет. Утверждение об отсутствии электростатического поля внутри проводника справедливо как для заряженного проводника, так и для незаряженного проводника, помещенного во внешнее электростатическое поле. Электростатического поля внутри проводника нет. На этом факте основана так называемая электростатическая защита.

Электрический заряд проводников. Внутри проводника при равновесии зарядов не только напряженность поля равна нулю, равен нулю и заряд. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности. Заряды в проводнике могут располагаться только на его поверхности.

У изолятора или диэлектрика электрические заряды, а точнее, электрически заряженные частицы- электроны и ядра в нейтральных атомах связанны друг с другом; они не могут, подобно свободным зарядам проводника, перемещаться под действием электрического поля по всему объему тела. Различие в строении проводников и диэлектриков приводит к тому, что они по-разному ведут себя в электростатическом поле. Электрическое поле может существовать внутри диэлектрика; при этом диэлектрик оказывает на поле определенное влияние.

Электрический диполь. Совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Такую в целом нейтральную систему зарядов называют электрическим диполем.

Полярные, состоящие из молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают (спирты, вода и т.д.); Неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают (кислород, водород, бензол и другие).

В электрическом поле связанные заряды диэлектрика смещаются в противоположные стороны; происходит поляризация диэлектрика.

Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны называют поляризацией. Поляризованный диэлектрик сам создает электрическое поле. Это поле ослабляет внутри диэлектрика внешнее электрическое поле.

Не полярный диэлектрик в электрическом поле также поляризуется.

Электрическая емкость проводника - устройства, состоящего из двух проводников, разделенных диэлектриком, характеризует их способность накапливать электрические заряды.

В технике широко применяют конденсаторы — устройства, которые при сравнительно малых размерах способны накапливать значительные электрические заряды. Они используются в энергетических установках, в устройствах электроники, автоматики и др.

Потенциал уединенного проводника пропорционален сообщенному ему заряду, поэтому отношение заряда проводника к его потенциалу не зависит от заряда и является характеристикой данного проводника.

Электроемкостью уединенного проводника называют величину, равную отношению заряда проводника к потенциалу этого проводника.

Электрическая емкость измеряется в фарадах. Емкость конденсатора равна одной фараде, если увеличение его заряда на один кулон электричества вызывает повышение напряжения между его обкладками на один вольт.

Фарада — очень крупная единица емкости, которая практически не применяется. Обычно пользуются более мелкими единицами емкости: микрофарадой (мкф) и пикофарадой (пф)

Электроемкость проводника не зависит от вещества, из которого он изготовлен, а зависит от его формы, размеров и диэлектрической проницаемости среды, в которой находится этот проводник.

Используя формулу потенциала электрического поля, созданного равномерно заряженным шаром

Уединенные проводники обладают малой емкостью. На практике возникает потребность в устройствах, которые при небольшом относительно окружающих тел потенциале накапливали бы на себе значительные заряды.

Конденсатором называют систему, состоящую из двух разделенных диэлектриком проводников, на которых могут накапливаться заряды противоположных знаков.

Проводники, образующие конденсатор, называют обкладками.

Чтобы внешние тела не влияли на емкость конденсатора, обкладкам придают такую форму и так располагают их друг относительно друга, чтобы поле, создаваемое накапливаемыми на них зарядами, было полностью сосредоточено внутри конденсатора. Этому условию удовлетворяют две близко расположенные пластины, два коаксиальных цилиндра и две концентрические сферы.

Емкостью конденсатора называют величину, равную отношению заряда конденсатора к разности потенциалов (напряжению) между его обкладками

Напряженность поля между обкладками плоского конденсатора

Для однородного поля справедливо соотношение

Следовательно, емкость плоского конденсатора

(S – площадь обкладок, d – расстояние между обкладками).

Соединение конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора

При параллельном соединении конденсаторов напряжения на каждом конденсаторе одинаковы и равны напряжению на клеммах батареи

При последовательном соединении конденсаторов

поэтому при последовательном соединении конденсаторов

При зарядке конденсатора совершается работа по перемещению электрических зарядов против сил электрического поля. При перемещении заряда

совершается работа

. Учитывая, что

, получим

. Следовательно,

По закону сохранения энергии эта работа равна энергии заряженного конденсатора, т.е.

$$$1.Под действием, каких сил движутся заряды внутри источника тока?

$$$2.Где сосредоточен весь статический заряд проводника?

$$$3.Как называется физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия и определяющая значения сил и энергий при этих взаимодействиях?

$$$5.Куда направлена напряженность электрического поля?

$сила, действующая на множество нейтронов в проводнике

$сила, работающая при температуре абсолютного нуля

$$ воздушный, бумажный, керамический, слюдяной, электролический, и др

$$$10.В фотовспышке применяется ли конденсатор?

$в фотовспышке такого процесса не наблюдается

СРС: Распределение зарядов в проводнике, внесенном в электрическое поле. Краткий конспект. Башарулы Р., Байжарасава Г.З., Токбергенова В.Кронгарт. Кем Н. Койшыбаев Н.-Физика 10 кл. 2015г.

СРСП: Решение задач. Туякбаев. Тынтаева Ж. Бакынов Физика 10 кл. задачи № 3.123, 3.124, 3.125 на стр. 110

1. Башарулы Р., Токбергенова. Койшыбаев Н.-Физика 10 кл.2015г.

2. Туякбаев. Тынтаева Ж. Бакынов Физика 10 кл. Сборник задач 10 класс., 2015г.

3. edu gov.kz/ цифровые образовательные ресурсы по физике 10-11кл

5 Кронгарт Б. Кем В.Физика /учебник для 10 классов общеобразовательных школ/. –Алматы: Мектеп, 2009г.

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

во-первых, проводник, по которому течет ток, нагревается.

во-вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника.

в-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела.

Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока.

Сила тока равна отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени Δt, к этому интервалу времени. Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным. В международной системе единиц силу тока выражают в амперах (А). Скорость заряженных частиц (электронов) в проводнике очень мала – около 0.1 мм/с.

Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо,

во-первых наличие свободных заряженных частиц;

во-вторых, сила действующая на них в определенном направлении;

в-третьих, электрическое поле внутри проводника, которое служит причиной, вызывающей упорядоченное движение заряженных частиц;

в-четвертых, разность потенциалов между концами проводника.

Согласно закону Ома для участка цепи сила тока I прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R:

Если через поперечное сечение проводника за время переносится заряд, то сила тока равна:

Сила тока равна отношению заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени, к этому интервалу времени. Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным. Сила тока — величина скалярная. Она может быть как положительной, так и отрицательной. Знак силы тока зависит от того, какое из направлений вдоль проводника принять за положительное. Сила тока, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае.

В Международной системе единиц силу тока выражают в амперах. Измеряют силу тока амперметрам.

Условия возникновения и существования постоянного электрического тока:1.наличие свободных заряженных частиц; 2.на заряженные частицы должны действовать силы, обеспечивающие их упорядоченное перемещение в течение конечного промежутка времени.

Для того чтобы в проводнике мог существовать постоянный ток проводимости, необходимо выполнение следующих условий:

а)напряженность электрического поля в проводнике должна быть отлична от нуля и не должна изменяться с течением времени;

б)цепь постоянного тока проводимости должна быть замкнутой;

в) на свободные электрические заряды, помимо кулоновских сил, должны действовать не электростатические силы, называемые сторонними силами. Сторонние силы могут быть созданы источниками тока (гальваническими элементами, аккумуляторами, электрическими генераторими и др.).

Ток возможен не только в разреженных средах, но и в сплошных средах (металлах, электролитах), имеющих в своем составе свободные носители заряда, способные перемещаться на расстояния намного превышающие размеры атома. Ток в таких средах называется током проводимости, а сама среда – проводником. Чтобы поддерживать токи проводимости длительное время, необходимо, чтобы источник электрического поля находился внутри самой среды. Иначе, как следует из граничных условий для проводящих тел, установившеесяэлектрическоеполе внутри проводника будет равно нулю, и поддержание тока невозможно. Если через проводник течет ток, это не значит, что проводник заряжен. Так, например, в металле электроны проводимости движутся (под действием электрического поля) в пространстве между ионами кристаллической решетки, причем концентрация электронов проводимости равна концентрации ионов.

Закон Ома для неоднородного участка цепи. Электродвижущая сила.

В цепи должны существовать непотенциальные сторонние силы той или иной природы. Они действуют внутри источника тока, включаемого в цепь. Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (т.е. кулоновских), называют сторонними силами. Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри всех источников тока: в генераторах на электростанциях, в гальванических элементах, аккумуляторах и т. д. Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой электродвижущей силой (ЭДС). Электродвижущая сила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду:

Закон Ома для замкнутой цепи записывают в форме:

где ε – ЭДС, r- внутреннее сопротивление источника тока, R- внешнее сопротивление цепи. Читается так: Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению. Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДС ε₁, ε₂, ε₃ и т. д., то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.

Для расчета разветвленных цепей постоянного тока используют законы (правила) Кирхгофа.

Если считать токи, входящие в узел, положительными, а выходящие из узла – отрицательными, то первое правило Кирхгофа может быть сформулировано так:

в любом узле замкнутой электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю, т.е.

Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома на разветвленные цепи и может быть сформулировано так: в любом неразветвленном контуре алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений, т.е.

На основе правил Кирхгофа составляют систему уравнений, решение которой позволяет вычислить силы токов в ветвях цепи.

$$$1.В системе СИ ЭДС (Электро- движущиеся сила) измеряется

$$$2. Какой параметр электрической цепи обозначается буквой U?

$$$3. Электрическое поле векторы напряженности, которыходинаковы во всех точках называются…

$$$4.Устроиства, которые включают в электрическую цепь для ограничения тока, называют…

$$$5.Однородным называется электрическое поле векторы напряженности, которых…

$$$9.Что в электрической цепи измеряется в Омах?

$$$10.В чем измеряется удельное сопротивление?

СРС: Условия, необходимые для существования электрического тока. Краткий конспект.

СРСП: Л.1 Решение задач. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи.№ 4.12,4.13,4.15

1. Башарулы Р., Токбергенова. Койшыбаев Н.-Физика 10 кл.2015г.

2. Туякбаев. Тынтаева Ж. Бакынов Физика 10 кл. Сборник задач 10 класс., 2015г.

3. edu gov.kz/ цифровые образовательные ресурсы по физике 10-11кл

5 Кронгарт Б. Кем В.Физика /учебник для 10 классов общеобразовательных школ/. –Алматы: Мектеп, 2009г.

Основная электрическая характеристика проводника – сопротивление. Сопротивление зависит от материала проводника и геометрических размеров. Сопротивление проводника длиной l с постоянной площадью поперечного сечения S равно:

где ρ- величина, зависящая от рода вещества и его состояния. Величину ρ называют удельным сопротивлением проводника. Единицу сопротивления проводника называют Ом. Единицей удельного сопротивления является 1 Ом м. Удельное сопротивление металлов растет линейно с увеличением температуры:

где α- температурный коэффициент сопротивления. Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1К.

В 1911 г. голландский физик Камерлиг-Оннес открыл замечательное явление – сверхпроводимость. Сверхпроводимостью называется явление резкого уменьшения сопротивления чистых металлов и ряда сплавов почти до нулевого значения при температурах, близких к абсолютному нулю. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом. При последовательном соединении проводников сила тока везде одинакова, напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных участках, общее сопротивление складывается из сопротивлений отдельных проводников.

При параллельном соединении проводников напряжение на всех участках цепи одно и тоже. Общая сила тока равна сумме сил токов на отдельных проводниках. Общее сопротивление уменьшается.

Для измерения силы тока в проводнике амперметр включают последовательно с этим проводником. Для того чтобы измерить напряжение на участке цепи с сопротивлением R, к нему параллельно подключают вольтметр.

При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу; ее принято называть работой тока.

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течении которого совершалась работа.

Закон определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник с током в окружающую среду, был впервые установлен экспериментально английским ученым Д. Джоулем и русским ученым Э.Х. Ленцем. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику:

При прохождении тока через проводник происходит его нагревание значит, электрическая энергия переходит в тепловую. Работа электрического поля по перемещению заряда ∆ q из одной точки в другую равна произведению напряжения U между этими точками на величину заряда

Учитывая, что

получаем:

Итак, энергия, выделяющаяся при протекании тока на участке цепи, пропорциональна силе тока, напряжению и времени.

Так как U = IR, то разделив последнее равенство на t, получаем выражения для мощности электрического тока:

Мерой превращения электрической энергии в другие виды энергии в цепи с током является величина работы тока, т.е. работа электрических сил поля, перемещающих заряды.

Запомни! Работа электрического тока равна произведению величины силы тока, напряжения и промежутка времени, за которое совершается эта работа.

На основании закона Ома, учитывая,что

можем записать так

Действие тока характерезует не только работа, но и мощность.

Мощностью электрического тока является работа тока А, совершенная за единицу времени. Обозначают буквой Р

Запомни! Для нахождения мощности тока необходимо измерить силу тока в проводнике, напряжение в цепи и найти их произведение.

Прибор, служащий для измерения мощности тока, называется ваттметром.

3) При протекании тока по проводнику происходит нагревание проводника, т.е. превращение электрической энергии во внутреннюю.

Нагревание проводников зависит от их сопротивления.

Запомни! При прохождении тока по проводнику количество теплоты, выделяющееся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока:

$$$238.Напряжение в цепи 4 В, а сопротивление 8 Ом. Чему будет равна сила тока.

$$$239.Три резистора соединены последовательно. R₁=2 Ом,R₂=1 Ом, R₃=1 Ом. Чему равно общее сопротивление в цепи.

$$$17.Как называются тела, физические свойства которых одинаковы по всем направлениям?

$$$21Как называется дольная единица электроемкости равная 10^-9 Ф?

$$$22Упорядоченное движение, каких зарядов, принято считать за направление тока?

СРС: Решение задач. Внешние и внутренние участки цепи, напряжение на двух участках цепи. Л3.Стр.102. №786,№,787, №788

СРСП: Решение задач. Работа и мощность электрического тока.

1. Башарулы Р., Токбергенова. Койшыбаев Н.-Физика 10 кл.2015г.

2. Туякбаев. Тынтаева Ж. Бакынов Физика 10 кл. Сборник задач 10 класс., 2015г.

3. edu gov.kz/ цифровые образовательные ресурсы по физике 10-11кл

5 Кронгарт Б. Кем В.Физика /учебник для 10 классов общеобразовательных школ/. –Алматы: Мектеп, 2009г.

Подвижные носители зарядов и электрический ток. Когда проводник помещают в элуктрическое поле, подвижные носители зарядов в проводнике перемещабтся под действием поля, что приводит к выравниванию потенциалов всех точек проводника. Однако если у двух точек проводника каким-то образом искусстно поддерживать разные потенциалы, то внутри проводника будет существовать поле. Это поле будет создавать непрерывное движение зарядов. Положительные заряды при этом движутся с большим потенциалом к точкам с меньшим потенциалом, а отрицательные наоборот.

Направление движения свободных зарядов в проводнике под действием сил поля называется электрическим током проводимости или электрическим током. Подвижными носителями зарядов в любых проводниках являются свободные электроны или ионы.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: