Принцип суперпозиции

Потенциал поля, создаваемого системой зарядов равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых каждым в отдельности в данной точке поля.

Работа по перемещению заряда

Причем

<=> потенциал численно равен работе, которую совершают силы поля над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки в бесконечность.

Электроемкость

Сообщаемый проводнику заряд распределяется по поверхности проводника т.о., чтобы напряженность поля внутри проводника заряд, то он распределится подобным образом =>

– емкость численно равна заряду, сообщение которого проводнику повышает его потенциал на единицу.

Конденсаторы – элементы электрических цепей, представляющие собой два близко расположенных проводника (обкладки)

(для плоского конденсатора)

( )

– энергия поля конденсатора

Последовательное соединение конденсаторов

Параллельное

II. Постоянный ток

Если в проводнике создать электрическое поле, то носители заряда придут в упорядоченное движение: “+” в направлении поля, “-“ – в противоположную.

Электрический ток – упорядоченное движение зарядов.

Его можно охарактеризовать силой тока – скалярной величиной, равной заряду, переносимому носителями заряда через выбранную поверхность (например, поперечное сечение проводника) за единицу времени:

Электрический ток может быть распределен по поверхности, через которую он течет, тогда его также характеризуют вектором плотности тока:

- вектор скорости упорядоченного движения положительных зарядов

Ток, который не изменяется с течением времени, называется постоянным током

ЭДС. Напряжение. Разность потенциалов

Если не поддерживать электрическое поле, созданное в проводнике, то ток очень быстро прекратиться. Для поддержания тока необходимо непрерывно отводить от конца с меньшим потенциалом носители зарядов и подводить их к концу с большим потенциалом. Этот перенос может осуществляться только силами неэлектрического происхождения – сторонние силы.

Для характеристики сторонних сил используют их работу. Величина, равная работе сторонних сил, отнесенной к единице положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС):

Кроме сторонних сил на носители зарядов также действует электрическая сила со стороны поля. Величина, численно равная работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, называется падением напряжения (напряжением):

Соответственно, разность потенциалов определяет работу по перемещению единичного положительного заряда силами со стороны электростатического поля.

Для замкнутой цепи работа электростатических сил равна нулю (т.к. поле потенциально) =>

При отсутствии сторонних сил:

Закон Ома

Сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику (в котором не действуют сторонние силы, а => ), пропорциональна падению напряжения на проводнике:

В дифференциальной форме:

, где ρ – удельное сопротивление, – удельная проводимость

Закон Джоуля-Ленца

Количество теплоты, выделяющегося на проводнике при прохождении по нему тока, пропорционально его сопротивлению, квадрату силы тока и времени его протекания:

Законы Кирхгофа

1) Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле цепи, равна нулю:

Узел электрической цепи по определению не обладает электрической емкостью => не способен накапливать заряд => весь заряд, поступивший в узел, его покинет.

2) Алгебраическая сумма произведений сил токов на отдельных участках

произвольного замкнутого контура и их сопротивлений соответственно в сумме с алгебраической суммой падений напряжений на конденсаторах, равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре:

Замечания:

-если в разветвленной цепи имеется N узлов, то независимые уравнения 1) можно составить только для N-1 узлов;

-если в разветвленной цепи можно выделить несколько замкнутых контуров, то независимые уравнения 2) можно составить лишь для тех контуров, в которых присутствует хотя бы один новый элемент;

-если предположительное направление тока в цепи совпадает с выбранным направлением обхода, то соответствующее слагаемое в 2) – “+”;