Правило построения линий напряженности заключается в том, что касательные к ним в каждой точке чертежа совпадают с направлением вектора напряженности поля в изображаемой точке.

Таким образом, силовые линии имеют то же направление, что и напряжённость поля и не пересекаются, так как в каждой точке электрического поля вектор E имеет лишь одно направление.

С помощью силовых линий можно дать количественную характеристику напряжённости электрического поля. Для этого густота, или плотность, силовых линий выбирается пропорционально модулю вектора напряженности. Плотность силовых линий определяется как число линий, пронизывающих единичную поверхность в направлении, перпендикулярном к этой поверхности.

Изображение силовых линий позволяет получать картину поля, которая наглядно показывает, чему равна напряженность в разных частях поля и как она изменяется в пространстве.

 

Билет №15

Электрическая емкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора

Два проводника, между которыми имеется электрическое поле, все силовые линии которого начинаются на одном проводнике и заканчиваются на другом, называют конденсатором, а сами проводники - обкладками конденсатора.

В простом конденсаторе величины зарядов на обкладках равны по величине, но противоположны по знаку.

Электроемкость конденсатора равна отношению величины заряда на одной из обкладок к разности потенциалов между ними, т.е.

C = q / U

Электроемкость в системе СИ измеряется в фарадах (ф). 1 фарада - емкость такого конденсатора, у которого при наличии заряда в 1 к (на одной из обкладок) разность потенциалов между обкладками рвана 1 в.

Различают по форме проводящих поверхностей плоские, цилиндрические и сферические (шаровые) конденсаторы.

Емкость плоского конденсатора.

где

S - величина поверхности одной пластины (меньшей, если они не равны)

d - расстояние между пластинами

ε - диэлектрическая проницаемость материала, находящегося между обкладками

Емкость цилиндрического конденсатора и коаксиального кабеля.

где

b - радиус внешнего цилиндра

a - радиус внутреннего цилиндра

l - длина конденсатора

 

где

a и b - радиусы внутренней и внешней сфер.

где

d - расстояние между осями параллельных проводов

a - их радиус

l - длина

 

При параллельном соединении конденсаторов с емкостями C₁, C₂, C₃,..., C_n общая емкость:

С_пар= C₁+ C₂+ C₃+... + C_n

При последовательном соединении:

1/С_пос= 1/C₁+ 1/C₂+ 1/C₃+... + 1/C_n

Энергия, сосредоточенная в заряженном конденсаторе:

W=CU²/2

В пространостве, где имеется электрическое поле, сосредоточена энергия. Величина этой энергии в единице объема (плотность энергии) для однородного поля может быть вычислена по формуле

где

E - величина напряженности поля

Билет № 16