Конспекты лекций по физике. Лукс Р.К. - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

38

.
//
12
210
201021
4
44 RR
RR
RqRq
qq
c


(8.7)
8.3. Энергия заряженного тела, конденсатора.
Энергия электрического поля
Выведем формулу для энергии заряженного проводника. Рассмотрим работу внешних
сил по увеличению заряда проводника от
q
1
= 0 до q
2
. Для этого будем малыми порциями dq
перемещать заряд из бесконечности на поверхность проводника. При этом работа внешней
силы будет совершаться против кулоновской силы отталкивания одноименных зарядов и
поэтому

,
c
q
dq
c
q
dAAWWA
qqq
2
2
2
000
12
222

кулкулвн
где учтено, что W1 = 0.
Учитывая, что
q = cφ, для энергии заряженного уединенного проводника можно
записать
.
222
2
2
2
qc
c
q
W
(8.8)
Аналогично рассуждая, можно получить формулу для энергии заряженного
конденсатора.
.
222
222
cUqU
c
q
W
(8.9)
Преобразовав формулу (8.9), для энергии заряженного плоского конденсатора получим

,wVV
E
Ed
d
ScU
W


222
2
0
2
0
2
где
V = Sd – объем пространства между обкладками конденсатора, w – объемная плотность
электростатического поля.
Введение w позволяет рассчитать энергию W электростатического поля в любом
конечном объеме пространства:
.
V
wdVW
8.4. Сила и плотность тока. Законы Ома и Джоуля – Ленца
Под электрическим током понимают упорядоченное движение заряженных частиц.
Электрический ток существует при наличии свободных зарядов и электрического поля.
Протекающий по проводнику ток характеризует сила тока I, определяемая по формуле
,
dt
dq
I
где
dq – заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени.
Распределение тока по сечению проводника характеризует вектор плотности тока
j
,
направление которого в каждой точке проводника совпадает с направлением скорости
V
упорядоченных положительных частиц. Модуль вектора
j
равен
,
dS
dI
j
где
dI – сила тока, протекающего в данной точке внутри проводника через элементарную
площадку
dS
, расположенную перпендикулярно к направлению тока.
Введение вектора плотности тока
j
позволяет найти силу тока, протекающего через
любую поверхность S:

Страницы