|
|
Диэлектрики в электрическом поле. Молекулярная картина поляризации диэлектрика, величины, характеризующие поляризацию диэлектрикаСтр 1 из 6Следующая ⇒ Потенциал точечного заряда, вычисление потенциала для случаев поля, создаваемого системой точечных зарядов и плоским конденсатором; связь между напряженностью и потенциалом
Потенциал φ∞ поля точечного заряда Q на расстоянии r от него относительно бесконечно удаленной точки вычисляется следующим образом: Потенциал и работа: Для установления связи между силовой характеристикой электрического поля - напряжённостью и его энергетической характеристикой – потенциалом рассмотрим элементарную работу сил электрического поля на бесконечно малом перемещении точечного заряда q: d A = q E d l, эта же работа равна убыли потенциальной энергии заряда q: d A = - d W п = - q d’,где d’ - изменение потенциала электрического поля на длине перемещения d l. Приравнивая правые части выражений, получаем: E d l = -d’ или в декартовой системе координат Ex d x + Ey d y + Ez d z = -d’, где Ex, Ey, Ez - проекции вектора напряженности на оси системы координат. Для проекций вектора напряженности имеем 12) Электростатический потенциа́л— скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию поля, которой обладает единичный заряд, помещённый в данную точку поля. Электростатический потенциал равен отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда: Потенциал — скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию поля, которой обладает единичный положительный пробный заряд, помещённый в данную точку поля. Физический смысл потенциала - работа по переносу заряда из точки в бесконечность. Потенциал точечного заряда Потенциал поля в данной точке пространства равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность. Правила Кирхгофа Расчет разветвленных цепей упрощается, если пользоваться правилами Кирхгофа. Первое правило относится к узлам цепи. Узлом называется точка, в которой сходится более чем два тока. Токи, текущие к узлу, считается имеют один знак (плюс или минус), от узла - имеют другой знак (минус или плюс). Первое правило Кирхгофа является выражением того факта, что в случае установившегося постоянного тока ни в одной точке проводника и ни на одном его участке не должны накапливаться электрические заряды и формулируется в следующем виде: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю Сложим эти выражения, при этом потенциалы сокращаются и получаем выражение В любом замкнутом контуре произвольной разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма падений напряжений (произведений сил токов на сопротивление) соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме эдс входящих в контур. Диэлектрики в электрическом поле. Молекулярная картина поляризации диэлектрика, величины, характеризующие поляризацию диэлектрика В диэлектриках (изоляторах) нет свободных электрических зарядов. Они состоят из нейтральных атомов или молекул. Заряженные частицы в нейтральном атоме связаны друг с другом и не могут перемещаться под действием электрического поля по всему объему диэлектрика. При внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле
магнитная индукция поля прямого тока 5-6) Магнитный диполь — аналог электрического, который можно представить себе как систему двух «магнитных зарядов» (эта аналогия условна, так как магнитных зарядов, с точки зрения современнойэлектродинамики, не существует). В качестве модели магнитного диполя можно рассматривать небольшую (по сравнению с расстояниями, на которых изучается генерируемое диполеммагнитное поле) плоскую замкнутую проводящую рамку площади Выражения для вращающего момента
7. Мощность в цепи переменного токамгновенная мощность равна P= 8 Переменный ток. Характеристика переменного тока, цепь, содержащая активное сопротивление, емкость и индуктивность, резонанс напряжений. электрический ток называется переменным, если он в течение времени меняет свое направление и непрерывно изменяется по величине. Переменный ток, изменяется по синусоидальному закону: i = I m sin (2πft) Переменный однофазный электрический ток имеет следующие основные характеристики: f – частота переменного тока определяет количество циклов или периодов в единицу времени. За единицу измерения частоты переменного тока принят Герц (Гц):Τ – период – время одного полного изменения переменной величины.Если в 1 секунду происходит 1 период Τ, то частота f = 1 Гц (Герц).ω – угловая скорость; ω=2πf; Эффективное значение тока – это величина переменного тока, равная такому току, который на сопротивлении R, создаёт тепловыделение равное данному переменному току, за тоже время t (I,U,E,P).
Рассмотрим цепь, состоящую из последовательно соединенных активного сопротивления R, катушки индуктивности L, конденсатора C и источника переменного напряжения U.Найдем силу тока I, который установится в цепи при напряжении, изменяющемся по закону __________________________________________________________________________________________________________________________________   Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  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.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
;
etc; E=i 
+j 
+k 
, т. е. E = - grad ‘; Напряжённость в какой-либо точке электрического поля равна градиенту потенциала в этой точке, взятому с обратным знаком. Знак «минус» указывает, что напряженность E направлена в сторону убывания потенциала. Пусть плоский конденсатор образован положительно заряженной плоскостью, ортогональной оси x и пересекающей ее в точке x=0, и параллельной ей отрицательно заряженной плоскостью, пересекающей ось x в точке x=d. Потенциал поля такой системы равен сумме потенциалов плоскостей. 
; Потенциал системы точечных зарядов. По принципу суперпозиции полей потенциал системы точечных зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей, создаваемых в данной точке каждым зарядом в отдельности. Это очевидно, так как: Е = Е1 + Е2 = – gradj1 – gradj2 = – grad (j1 + j2).
Дж/Кл. Потенциальный характер электрических полей.Взаимодействие между неподвижными зарядами осуществляется посредством электростатического поля: взаимодействуют не заряды, а один заряд в месте своего расположения взаимодействует с полем, созданным другим зарядом. В этом заключается идея близкодействия - идея передачи взаимодействий через материальную среду, через поле.
; В СИ ед. потенциала является вольт (В).1 В = 1 Дж / 1 Кл.
= 
;
Второе правило Кирхгофа является обобщением закона Ома на разветвленные электрические цепи.
= 
;
в нем возникает некоторое перераспределение зарядов, входящих в состав атомов или молекул. В результате такого перераспределения на поверхности диэлектрического образца появляются избыточные нескомпенсированные связанные заряды. Все заряженные частицы, образующие макроскопические связанные заряды, по-прежнему входят в состав своих атомов. Связанные заряды создают электрическое поле 
которое внутри диэлектрика направлено противоположно вектору напряженности 
внутри диэлектрика оказывается по модулю меньше внешнего поля 
полного поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества. 
; Существует несколько механизмов поляризации диэлектриков. Основными из них являются ориентационная и электронная поляризации. Ориентационная или дипольная поляризация возникает в случае полярных диэлектриков, состоящих из молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Такие молекулы представляют собой микроскопические электрические диполи – нейтральную совокупность двух зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Дипольным моментом обладает, например, молекула воды, а также молекулы ряда других диэлектриков (H2S, NO2 и т. д.). Поляризация полярных диэлектриков сильно зависит от температуры, так как тепловое движение молекул играет роль дезориентирующего фактора. Электронный или упругий механизм проявляется при поляризации неполярных диэлектриков, молекулы которых не обладают в отсутствие внешнего поля дипольным моментом. Под действием электрического поля молекулы неполярных диэлектриков деформируются – положительные заряды смещаются в направлении вектора 
;
4.Магнитное поле токов в вакууме. Понятие магнитного поля, закон Био - Савара – Лапласа. Понятие магнитного поля. Магнитное поле – это силовое поле, действующее на движущиеся заряды, токи и на тела, обладающие магнитным моментом (магнитные диполи). Магнитное поле создаётся движущимися зарядами, электрическими токами, магнитными моментами (диполями). Постоянные токи, неподвижные магнитные диполи создают постоянные магнитные поля. Магнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции B.. Принцип суперпозиции магнитных полей. Опыт дает, что для магнитного поля, как и для электрического, справедлив принцип суперпозиции: поле 
, порождаемое несколькими движущимися зарядами (токами) равно векторной сумме полей 
порождаемых каждым зарядом (током) в отдельности: 
;
магнитная индукция поля в центре кругового проводника с током 
по которой течёт ток 
При этом магнитным моментом диполя (в системеСГСМ) называют величину 
где 
— единичный вектор, направленный перпендикулярно плоскости рамки в том направлении, при наблюдении в котором ток в рамке представляется текущим по часовой стрелке.
, действующего со стороны магнитного поля на магнитный диполь, и потенциальной энергии постоянного магнитного 
диполя в магнитном поле, аналогичны соответствующим формулам для взаимодействия электрического диполя с электрическим полем, только входят тудамагнитный момент 
ивектор магнитной индукции 
:
Магнитный момент кругового тока 
сила тока I, текущего по витку, площадь S, обтекаемая током и ориентация витка в пространстве, определяемая направлением единичного вектора нормали 
к плоскости витка.
, где u и i - мгновенные значения напряжения и тока. Средняя мощность. P= 
. Пусть u=Umsin t и Imsin(t-), тогда средняя мощность будет равна P= 
Величину Iэфф= 
называют эффективным, или действующим значением переменного тока; это, фактически, величина постоянного тока, оказывающего такое же действие, как переменный ток с амплитудой I0. Аналогично вводятся эффективные (или действующие) значения напряжения и э.д.с. Мощность в цепи переменного тока, как видим, зависит от времени; величину N называют ещё мгновенной мощностью;среднее за период значение мгновенной мощности; её называют активной мощностью Р: P= 
; cos-R/Z -коэффициентом мощности,При резонансе реактивное сопротивление обращается в ноль; при этом Z = R, cos = 1, то есть на активном сопротивлении (полезной нагрузке) выделяется максимальная мощность.
. В случае постоянного тока полное сопротивление при последовательном соединении равно сумме сопротивлений всех элементов цепи. Это обусловлено тем, что полная разность потенциалов при последовательном соединении элементов цепи равна сумме падений напряжения на отдельных элементах. В случае переменного тока ситуация более сложная. Ток во всех элементах цепи имеет одно и тоже значение в один и тот же момент времени и одинаковую фазу. Напряжение же на конденсаторе опережает ток по фазе на п\2 и, следовательно, опережает на п\2 напряжение на сопротивлении, соединенном последовательно с конденсатором. В то же время напряжение на катушке индуктивности отстает по фазе от тока на п\2 и, следовательно, отстает по фазе на п от напряжения на конденсаторе. Поэтому полное напряжение на катушке индуктивности и конденсаторе равно разности напряжений на них и опережает напряжение на сопротивлении по фазе на п\2. Полная разность потенциалов во всей цепи равна сумме этих двух синусоидально изменяющихся напряжений: результирующего напряжения на катушке индуктивности и конденсаторе и напряжения на активном сопротивлении. Такое напряжение тоже меняется по закону синуса, а его амплитуда равна модулю векторной суммы амплитуд напряжений на всех элементах цепи. Резонанс напряжений в цепи переменного тока Индуктивное и емкостное сопротивления, соединенные последовательно, вызывают в цепи переменного тока меньший сдвиг фаз между током и напряжением, чем если бы они были включены в цепь по отдельности. Полная компенсация, наступит тогда, когда индуктивное сопротивление окажется равным емкостному сопротивлению цепи, т. е. когда XL = ХС или, что то же, когда ωL = 1 / ωС. Цепь в этом случае будет вести себя как чисто активное сопротивление, т. е. как будто в ней нет ни катушки, ни конденсатора. Величина этого сопротивления определится суммой активных сопротивлений катушки и соединительных проводов. При этом действующее значение тока в цепи будет наибольшим и определится формулой закона Ома I = U / R, где вместо Z теперь поставлено R. Одновременно с этим действующие напряжения как на катушке UL = IXL так и на конденсаторе Uc = IХС окажутся равными и будут максимально большой величины. При малом активном сопротивлении цепи эти напряжения могут во много раз превысить общее напряжение U на зажимах цепи. Это явление называется резонансом напряжений. При резонансе напряжений мощность источника тока будет затрачиваться только на преодоление активного сопротивления цепи, т. е. на нагрев проводников.