A kapcsolat a potenciális és az erőt
Az elektromos mező segítségével írjuk le egy vektor mennyiségben. vagy a skaláris értéket j. Köztük van egy kapcsolat. Például, a munka mozgatásával töltés elektrosztatikus térben
dA = qEdr. Ez azt jelenti, - qEdr = qd J, E = - d j / dr. (1,21)
Megmutatjuk, hogy a potenciális változás vonal mentén lehetséges. A térerősség mentén tetszőleges irányban azonos :. ahol az a szög az a szög között a vektorok és a. Másrészt a cosa <1, то при cos a = 1. Tо есть, в направлении силовой линии значение вектора напряженности . а значит и величина в этом направлении, будет максимальной. Знак минус указывает на то, что вектор направлен в сторону наиболее быстрого убывания потенциала. Из уравнения (1.21) следует, что напряженность поля численно равна скорости изменения потенциала вдоль силовой линии. На основании формулы (1.21) видно, что единицей измерения Е является вольт/метр (В/м).
Az elektrosztatikus mező leírható segítségével ekvipotenciális felületek (ábra 1.16). Ekvipotenciális felületet - a pontok helye az azonos potenciál. Mintegy minden díj rendszer képes tárolni végtelen számú ekvipotenciális felületek. Általában azokat úgy hajtjuk végre, hogy a potenciális különbség a két szomszédos ekvipotenciális felületek azonos volt. Ismerve a helyét az erővonalak, lehetséges, hogy építsenek egy ekvipotenciális felületet, és fordítva. Ekvipotenciális felületet mindig végre merőlegesen ekvipotenciális vonalak E. felülete definíció J = const, azt jelenti, = 0 a felület mentén, vagyis a = = E cosa = 0, akkor cos a = 0, azaz, a = 0-tól 90.
Kiszámítása a potenciális néhány egyszerű mezők
1. Szakterület ponttöltés
2. A területen termelt végtelen egyenletesen töltött síkban
3. Az elektrosztatikus tér között két párhuzamos sík végtelen, ellentétes töltésű egységesen és
ahol d - közötti távolság a kondenzátor lemezeket.
4. Az elektrosztatikus mező egy végtelen egyenletesen töltött henger
A potenciális különbség az elektródok között a hengeres kondenzátor
5. Az elektrosztatikus teret egyenletesen szállítható gömb alakú felület
Elhelyezés r1 = R. és r2 = ¥ megtalálják a potenciális töltésű gömb alakú felület
6. Az elektrosztatikus teret egyenletesen töltött gömb térfogata
A képlet alkalmas lönbség kiszámításával potenciális A gömb belsejében.
Ahhoz, hogy meghatározzuk a potenciális különbség labda
Számolt vezető töltés eloszlik a felületen úgy, hogy a térerősség belül a vezető nulla. Ha a vezeték, amely a töltés, jelentse több díjat, a második díjat kell elosztani, ugyanúgy, mint az első, vagy a helyszínen a vezető nem nulla. Ez igaz, ha a díjemelést a vezető nem okoz díjváltozásokkal a környező szerveket. Az arány az töltéssûrûség két ponton a vezető felületén bármikor értéke a díj azonos lesz. Ebből következik, hogy a lehetséges a vezeték arányos a félreeső található töltöttségét. Valóban, a növekedés felelős többször növekedéséhez vezet a hányszor azonos térerősség minden pontban a környező térben a karmester. Következésképpen, az azonos számú alkalommal, hogy növeljék a munka átviteli sáv bármelyike szerinti egység töltés a végtelenig a felszínre a vezető, azaz a lehetséges a karmester. Így egy izolált vezeték
Az arányossági tényező az úgynevezett elektromos kapacitás C vagy egy kapacitív karmester. Egyenlet (1.22) következik, hogy
kapacitás számszerűen egyenlő a díjat, amely üzenet vezető növeli a kapacitását egy. Az SI rendszerben az elektromos kapacitás mérjük farads. Egy farad - ez a kapacitás a vezető, amely kommunikál költség 1 C és a benne rejlő lehetőségeket, ha 1-gyel növekszik V.
Farad egység nagyon nagy kapacitású, ezért a gyakorlatban használni kisebb egységek - microfarad és picofarad (10-6 és 10-12 F).
Magányos vezetéknek van egy kis kapacitású. Még a labdát körülbelül akkora, mint a Föld, kapacitása mindössze 700 uF. A gyakorlatban azonban szükség van az eszközök, amelyek kis mennyiségű felhalmozódnak nagy terhek magad. Ezek az eszközök az úgynevezett kondenzátorokat. Az alapot a kondenzátorok fel azt a tényt, hogy az elektromos kapacitás a vezető nő, ahogy közeledik az egyéb szervek. Hatása alatt a mező által létrehozott töltésű karmester ellop hozzá testület indukált (a vezető) vagy a csatlakoztatott (dielektromos) díjakat. A töltés ellenkező előjellel a vezetőhöz közelebb vannak egymáshoz, mint az azonos nevű, és nagyobb hatást gyakorol a potenciális a karmester. Ezért, ha egy töltött karmester bemutatása egy másik vezető szerv potenciális csökken nagyságrendű. Ez azt jelenti, hogy a vezeték kapacitása növekedni fog.
Kondenzátorok két vezeték (kondenzátor elektróda) elhelyezve egymáshoz közel, elválasztva egy dielektromos réteg. Külső szervek nem befolyásolják a kapacitást, a lemezeket úgy van kialakítva, és így megvan a egymáshoz képest, hogy a mező által létrehozott díjak halmozódik fel őket, ez volt teljesen elnyeli a kondenzátor. Ez a feltétel teljesül a két lemez közel egymáshoz két koaxiális hengerek és két koncentrikus gömbök. Ennek megfelelően, a kondenzátorok sík, hengeres és gömb alakú.
Mivel ez zárt belsejében a kondenzátor, az elektromos előfeszítő vonalak indulnak és véglemez egymástól. Ezért a szabad töltések felmerülő különböző lemezek, egyenlő nagyságú és különböző jeleket. Kapacitás - a fizikai mennyiség, amely arányos a díj és fordítottan arányos a potenciális különbség elektródok közötti
A kapacitást mérjük, valamint a kapacitás egy izolált vezeték, a farads. A kapacitás értéke által meghatározott alak, méret az elektródák és a dielektrikum vastagsága közöttük.
1. A kapacitás a lakás kondenzátor.
A térerősség az elektródák között
ahol S - területe az elektród; q - a töltés rajta.
A potenciális különbség az elektródák között :. ezért
Ez a képlet fejezi a kapacitás a párhuzamos-lemezkondenzátor. Képlet (1,24), hogy az E0 - van egy dimenziója (F / m).
2. A kapacitása hengeres kondenzátor.
A térerősség az elektródok között a hengeres kondenzátor
ahol - a hossza a lemezek. A potenciális különbség kapjuk integrálásával
ahol R1 és R2 jelentése - sugara a belső és a külső lemezek a kondenzátor. Ezért a kondenzátor egy hengeres kondenzátor
3. A kapacitás egy gömb alakú kondenzátor.
A térerősség az elektródok között a gömbölyű kondenzátorral
Kapacitás egy gömbölyű kondenzátorral
Amellett, hogy a kapacitás minden egyes kondenzátor jellemzi határértéknek, hogy lehet alkalmazni, hogy a lemezek, félelem nélkül bontás. A bontást a lemezek között csúszik szikra, ami miatt elpusztult dielektromos és a kondenzátor meghibásodik.
Ha csatlakoztatja a kondenzátorok az akkumulátor, akkor lehet bővíteni a száma a kapacitás értékek és a feszültséget. A kondenzátorok lehet párhuzamosan kapcsolni (ábra 1.17) és a sorozat (ábra 1.18).
A párhuzamos kapcsolás, az egyik lemez minden egyes kondenzátor kapacitása J1. egyéb - j2. Ennélfogva a teljes töltés halmozódik mind a két rendszer elektródák
Ennek eredményeképpen, a teljes kapacitás párhuzamosan kapcsolt, számítjuk
Párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok vannak kialakítva. Limit akkumulátor feszültsége megegyezik az alsó kondenzátor az akkumulátort.
Amikor a készüléket a töltés mindkét kondenzátor ugyanaz. A feszültség az egyes kondenzátorok
Ezek összege feszültségek egyenlő a potenciál különbség is az akkumulátor
Amikor csatlakozik szeres reciprokának a konténerbe. A feszültség az összege feszültségek egyes kondenzátor.
Ha n azonos kondenzátorok mindegyik egy C kapacitás párhuzamosan csatlakoztatni az első és töltse fel őket, hogy egy potenciális különbség Dj, majd kösse sorba, akkor az akkumulátor lesz potenciális különbség egyenlő n-nel Dj. Ezen elv alapján az impulzus generátor készülék lehetővé teszi, hogy megkapja a potenciális különbség 10 6 V. Az impulzus generátor a vizsgálat során alkalmazott tranziens túlfeszültségek felmerülő eszközök hatása alatt villámlás és egyéb okok miatt.
Az energia az elektromos mező
Azok az erők, amelyek kölcsönhatásba lépnek a töltött test, konzervatív. Találunk a potenciális energia egy töltött karmester. Legyen egy vezetőt, amelyeknek elektromos kapacitás, töltés és a potenciális egyenlő C, q, J. A munka erejével szemben az elektrosztatikus mező áthelyezése során díjat a végtelenbe q karmester
dA = J × dq = C × j × d j.
Annak érdekében, hogy töltse fel a testet a föld potenciál j, meg kell csinálni a munkát
Nyilvánvaló, hogy a feltöltött energia a test egyenlő a munka kell végezni annak érdekében, hogy töltse fel a szervezet
Hasonlóképpen, az energia egy feltöltött kondenzátor.
A folyamat a megjelenése a díjakat a lemezek az alábbi képlettel ábrázolható: egy tányéron következetesen fogyaszt egy nagyon kis része a töltés DQ és továbbítják a másik lemezt. A munka a következő díj átadása részek
Képlet alapján (1,25), találunk a kölcsönhatás erőssége közötti kondenzátor lemezeinek
ahol x - közötti távolság a kondenzátor lemezeket, így
A mínusz jel azt mondja, hogy a vonzóerő.
Az energia a kondenzátor lehet kifejezni a jellemző értékeket az elektromos mező a lemezek közötti hézag egy síkkondenzátor
Így felírhatjuk
Képlet (1-26) fejezi ki energiát a kondenzátor a térerősség és a hangerő.
Ha a térerősség egyenletes, akkor az energiasűrűség
Egyenlet (1.27) érvényes inhomogén mezőben. Tekintettel arra, hogy a D = ee0E. megkapjuk
Képlet (1,28) azt mutatja, hogy az azonos térerősség a energiasűrűség a dielektromos nagyobb, mint vákuumban
Ez az érték jelenti, hogy része az energia, amely fordított a polarizáció a dielektromos egységnyi térfogatra eső létrehozásakor a területen. Képlet (1,28), kivéve a saját területén energiát tartalmaz fogyasztott energia dielektromos polarizáció. Képlet (1,29) azt mutatja, hogy a töltelék a különbség a kondenzátor lemezeket válik energetikailag kedvező. Ha a lapos elektród a kondenzátor egyik vége mártott egy folyékony dielektrikum, a dielektromos belekeveredik a kondenzátort és annak megemelkedik a szint, a rés (lásd a 19. ábrát). Ez növekedéséhez vezet a dielektromos potenciális energia a gravitációs mező. A szint dielektromos a különbség beállítása megfelelő magasságban a minimális összes energia, az elektromos mező energia és az energia a gravitáció miatt erők. Ez a jelenség hasonló a kapilláris folyadék emelési jelenség a keskeny rés a lemezek között. Visszahúzás a dielektrikum a résnek a mikroszkopikus szempontból, akkor a következőképpen magyarázható. A szélei a kondenzátor lemezek van egy nem-egyenletes mezőben. dielektromos molekuláknak dipolusmomentum vagy szerezzen hatása alatt a területen. Ezért azok erőhatástól őket az erős területén régióban, hogy van, belül a kondenzátor. Ezért a folyadékot szív a résbe, amíg az elektromos áramellátása nem lesz egyensúlyban a súlya a folyadék.
Találunk magasságát az emelő a dielektromos a lemezek között
1. Mi jellemzi leírására használják az elektrosztatikus tér? Hogyan viszonyulnak egymáshoz (D, E. j)?
2. Mi a szuperpozíció elve az elektrosztatikus mezők?
3. Milyen kétféleképpen lehet grafikusan ábrázolja az elektrosztatikus tér?
4. A fizikai értelmében a tétel Ostrogradskii - Gauss?
5. Válassza ki a két számítási módszerek nagyságát az elektrosztatikus mező. Magyarázza jellemzői azok alkalmazását.
6. Mi az elektromos kapacitás? Mi határozza meg az elektromos kondenzátor kapacitása és a magányos felfedező?
7. Az akkumulátor kapacitása kondenzátorok párhuzamos és soros kapcsolás?
8. Hogyan kell kiszámítani az energia az elektrosztatikus tér? Kondenzátor?