ЛЕКЦИЯ 2
Тема 2 | ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ | |||||
Строение вещества | ➨ все вещества состоят из атомов, ионов и молекул; ➨ атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов; Различают два рода заряженных частиц в веществе: связанные заряды и свободные заряды. | |||||
● связанные заряды | ➨ заряды, входящие в состав атомов, ионов и молекул; ➨ в некоторых веществах связанные заряды можно превратить в свободные, изменяя внешние условия (например, нагревание, растворение в воде); | |||||
● свободные заряды | ➨ заряды, слабо связанные с атомными ядрами и способные свободно перемещаться по всей области вещества; | |||||
Проводники и диэлектрики | ➨ все вещества по характеру их проводимости делятся на: проводники, диэлектрики и полупроводники; | |||||
ПРОВОДНИКИ в электрическом поле | ➨ к проводникам относятся вещества, в которых имеются свободные заряды, способные двигаться упорядоченно по всему объему тела под действием электрического поля, т.е. проводить электрический ток; | |||||
● примеры природных проводников | ➨ металлы; водные растворы солей, кислот, щелочей; ионизированные газы; | |||||
Электростатическая индукция | ➨ вид электризации, при котором под действием внешнего электрического поля происходит перераспределение зарядов между частями данного тела; | |||||
● поле внутри
проводника
![]() | ➨ поместим незаряженный металлический проводник в поле напряженностью ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | |||||
ДИЭЛЕКТРИКИ в электрическом поле | ➨ к диэлектрикам относятся вещества, в которых при обычных условиях (при не высоких температурах и отсутствии сильных электрических полей) нет свободных электрических зарядов, т.е. вещества не проводящие электрический ток; | |||||
● отличие диэлектриков от проводников | ➨ в диэлектриках заряженные частицы не способны двигаться по всему объему тела, а могут лишь смещаться на небольшие расстояния (порядка атомных) относительно своих постоянных положений, следовательно, электрические заряды в диэлектриках являются связанными. Такое отличие приводит к тому, что во внешнем электрическом поле диэлектрики ведут себя иначе, чем проводники – диэлектрик оказывает на поле определенное влияние. | |||||
● примеры природных диэлектриков | ➨ каучук, кварц, янтарь, газы в нормальных условиях, сухие соли. | |||||
Виды диэлектриков | ➨ в зависимости от строения молекул все диэлектрики можно разделить на три группы: полярные, неполярные, сегнетоэлектрики; | |||||
❶ полярные диэлектрики | ➨ диэлектрики, состоящие из полярных молекул; | |||||
● полярные молекулы | ➨ молекулы имеют асимметричное строение - центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают (например, вода, спирт). Они обладают электрическим моментом даже при отсутствии внешнего электрического поля. Их можно рассматривать как электрические диполи; | |||||
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДИПОЛЬ
![]() | ➨ система из двух равных по модулю и противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расстояние между которыми мало по сравнению с расстоянием до точек, где наблюдается действие этих зарядов; | |||||
●плечо диполя | ➨ вектор, направленный по оси диполя от отрицательного заряда к положительному, численно равный расстоянию между ними. | |||||
● электрический
момент диполя
![]() | ➨ произведение модуля заряда диполя Qна плечо диполя ![]() | |||||
❷ неполярные диэлектрики | ➨ диэлектрики, состоящие из неполярных молекул. | |||||
● неполярные молекулы | ➨ имеют симметричное строение - центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают (например, парафин, азот).В отсутствии внешнего электрическогополя такие молекулы не обладают электрическим моментом. Во внешнем электрическом поле центры распределения положительных и отрицательных зарядов неполярных молекул смещаются в противоположные стороны, молекулы становятся диполями и приобретают дипольный момент. | |||||
● поле внутри
![]() ![]() | ➨ если диэлектрик поместить в поле напряженностью ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | |||||
● относительная
диэлектрическая
проницаемость
среды
![]() | ➨ относительная диэлектрическая проницаемость ![]() ![]() ![]() | |||||
❸ сегнетоэлектрики | ➨ кристаллические диэлектрики, имеющие ионную структуру (например, NaCl, KCl ). Они обладают огромными значениями относительной диэлектрической проницаемости ![]() | |||||
Электрическая
ёмкость уединенного проводника
![]() | ➨ физическая величина, численно равная отношению заряда ![]() ![]() | |||||
· взаимная
электроемкость
двух проводников
![]() | ➨ физическая величина, численно равная заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой для того, чтобы изменить на единицу разность потенциалов ( ![]() | |||||
· электроемкость
уединенного шара
![]() | ➨ R – радиус шара; | |||||
● единица
электроёмкости
1 Фарад ![]() | ➨ за единицу электроёмкости принята емкость такого проводника, у которого потенциал возрастает на 1 В при сообщении проводнику заряда 1 Кл; | |||||
КОНДЕНСАТОР
![]() | ➨ система из двух разделенных диэлектриком проводников, на которых могут накапливаться заряды противоположных знаков.
➨ система из двух плоских параллельно расположенных на расстоянии d металлических пластин площадью Sкаждая, разделенных диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ![]() | |||||
Ёмкость плоского
конденсатора
![]() | ➨ прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости ![]() | |||||
● энергия плоского конденсатора | ![]() | ![]() | ![]() | |||
Конденсаторы различают: | ❶ по емкости - постоянной и переменной; | |||||
❷ по форме: плоские , цилиндрические, сферические | ❸ по роду диэлектрика: воздушные, слюдяные, электролитические, керамические, | |||||
● цилиндрические | ![]() |
➨ ![]() | ||||
● сферические | ![]() |
➨ ![]() | ||||
СОЕДИНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ | ➨ для получения нужной электроемкости конденсаторы соединяют друг с другом параллельно, последовательно или смешанно; | |||||
● последовательное соединение при таком соединении на участке электрической цепи не образуется узлов | ![]() |
➨ q=const
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() | ||||
● параллельное соединение при таком соединении одни концы конденсаторов сходятся в узел, а другие концы - в другой узел | ![]() |
➨ ∆φ=const
q=q1 +q2 +…+qn
![]() ![]() ![]() | ||||
● смешанное соединение состоит из последовательного и параллельного соединений; | ![]() | ➨ узел – точка электрической цепи, в которой имеется более двух направлений тока. | ||||