Провідники та діелектрики в електричному полі

1 фарад – це ємність такого провідника, потенціал поверхні якого становить 1 вольт при заряді на ньому 1 кулон, тобто

ємність провідника – це властивість провідного тіла, яка залежить від його розмірів, форми, навколишнього середовища, розташування інших провідників і характеризує пряму пропорційну залежність між зарядом тіла та потенціалом його поверхні.

Зростання ємності провідника при наближенні до нього іншого провідника використовують для створення конденсаторів – невеликих за розміром систем з двох провідників (обкладок), які мають величезні ємності. Ці прилади призначенні для накопичення та утримання заряду при незначній різниці потенціалів між їх обкладками.

Конденсатор – це пристрій, який являє собою два провідники, між якими є тонкий шар діелектрика і призначений для накопичення та утримання заряду.

Формула ємності конденсатора відрізняється від формули ємності провідника і має вигляд: (1)де – заряд накопичений на обкладках конденсатора, – різниця потенціалів між обкладками.

6) У будь-якому провіднику, по якому протікає електричний струм, виникає ЕРС самоіндукції. Це означає, що кожне електричне коло має не тільки активний опір. Для кола змінного струму з конденсатором гармонічні коливання напруги на обкладинках конденсатора відстають за фазою від коливань сили струму на π, поділене на два. Ємнісний опір провідника дорівнює відношенню одиниці до електроємності конденсатора і циклічної частоти. Амплітудне значення сили струму для кола змінного струму з конденсатором знаходять як добуток амплітудного значення напруги, електроємності конденсатора та циклічної частоти коливань.

7) Зміна опору в залежності від температури Нехай при температурі 0 градусів, опір провідника дорівнює R0, а при температурі t опір дорівнює R, тоді відносна зміна опору буде прямо пропорційно зміні температури t: (R- R0)/R = a*t. У даній формулі а – коефіцієнт пропорційності, який називають ще температурним коефіцієнтом. Він характеризує залежність опору, яким володіє речовина, від температури. Температурний коефіцієнт опору чисельно дорівнює відносному зміни опору провідника при нагріванні його на 1 Кельвін. Для всіх металів температурний коефіцієнт більше нуля. При змінах температури він буде незначно змінюватися. Тому, якщо зміна температури невелика, то температурний коефіцієнт можна вважати постійним, і рівним середньому значенню з цього інтервалу температур. Розчини електролітів з ростом температури опір зменшується. Тобто для них температурний коефіцієнт буде менше нуля. Опір провідника залежить від питомого опору провідника і від розмірів провідника. Так як розміри провідника при нагріванні змінюються незначно, то основною складовою зміни опору провідника є питомий опір.

8) Електричний струм виникає в замкнутому ланцюзі під дією джерела електричної енергії (джерела струму). Сьогодні ви дізнаєтесь, що називають ЕРС джерела струму.

Джерело електричної енергії являє собою прилад, що перетворює будь-який вид енергії в електричну. Він створює і підтримує на своїх затискачах різницю потенціалів. Таким чином в провідному середовищі створюється електричне поле, яке і викликає впорядкований, спрямований рух носіїв електричних зарядів, тобто електричний струм.

Походження електричного струму супроводжується безперервним витрачанням енергії на подолання опору. Цю енергію доставляє джерело електричної енергії, в якому відбувається процес перетворення механічної, хімічної, теплової або інших видів енергії в електричну.

Здатність джерела електричної енергії створювати і підтримувати на своїх затискачах певну різницю потенціалів називається електрорушійної силою, скорочено ЕРС.

Чисельно електрорушійна сила вимірюється роботою, яку здійснює джерело електричної енергії при перенесенні одиничного позитивного заряду по всьому замкнутому ланцюгу.

Якщо джерело енергії, здійснюючи роботу A, забезпечує перенесення по всьому замкнутому ланцюгу заряду q, то його електрорушійна сила (Е) буде дорівнювати.

За одиницю вимірювання електрорушійної сили в системі СІ приймається вольт (в).

Джерело електричної енергії володіє ЕРС рівне 1 вольту, якщо при переміщенні по всьому замкнутому ланцюгу заряду рівному 1 кулону відбувається робота, рівна 1 джоулю.

9) Електричне коло — це сукупність пристроїв і об'єктів, які утворюють шлях електричного струму. Окремий пристрій, що входить до складу елек­тричного кола і виконує в ньому певну функцію, називається елементом електричного кола.

Електричні кола класифікують: за видом струму—кола постій­ного й змінного струму; за складом елементів — кола активні й пасив­ні, кола лінійні й нелінійні; за характером розподілу параметрів — кола із зосередженими й розподіленими параметрами.

Електричні кола змінного струму, крім того, розрізняють за кіль­кістю фаз — однофазні, багатофазні (в основному трифазні).

Найпростіше електричне коло складається з трьох основних елементів: джерела електричної енергії, приймача елект­ричної енергії, з'єднувальних проводів. Крім основних елемен­тів до складу електричних кіл входять різні допоміжні елементи для керування (рубильники, перемикачі, контактори та ін.), захисту (плавкі запобіжники, реле тощо), регулювання (реостати, стабілі­затори струму і напруги, трансформатори), контролю (амперметри, вольтметри та ін.). Допоміжні елементи, так само як і основні, вмика­ються в коло за допомогою проводів.