Енергия от електрическото поле
Енергията на електрическото поле - Лекция, раздел Философия, Молекулярна физика и термодинамика. Опитът с молекулярна кинетична теория показва, че зареденият кондензатор съдържа енергиен резерв. .
Опитът показва, че зареден кондензатор съдържа резерв от енергия.
Енергията на зареден кондензатор е равна на работата на външни сили, които трябва да бъдат изразходвани за зареждане на кондензатора.
Процесът на зареждане на кондензатор може да бъде представен като последователно прехвърляне на достатъчно малки порции заряд Δq> 0 от една плоча на друга (фиг. 4.7.1). В този случай едната плоча се зарежда постепенно с положителен заряд, а другата с отрицателен. Тъй като всяка част се прехвърля при условия, когато на плочите вече има определен заряд q и между тях има определена потенциална разлика по време на прехвърлянето на всяка част Δq, външните сили трябва да свършат работа
Енергията We на кондензатор с капацитет C, зареден със заряд Q, може да бъде намерена чрез интегриране на този израз в диапазона от 0 до Q:
Формулата, изразяваща енергията на зареден кондензатор, може да бъде пренаписана в друга еквивалентна форма, ако използваме отношението Q = CU.
Електрическа енергия Трябва да се разглежда като потенциална енергия, съхранявана в зареден кондензатор. Формулите за We са подобни на формулите за потенциалната енергия Ep на деформирана пружина (вж. § 2.4)
където k - твърдост на пружината, x - деформация, F = kx - външна сила.
Според съвременните концепции електрическата енергия на кондензатора се локализира в пространството между кондензаторните плочи, тоест в електрическо поле. Следователно тя се нарича енергия на електрическото поле. Това може лесно да се илюстрира с примера на зареден плосък кондензатор.
Силата на равномерното поле в плосък кондензатор е равна на E = U/d и следователно капацитетът му е
където V = Sd е обемът на пространството между плочите, заети от електрическото поле. От тази връзка следва, че физическата величина
е електрическата (потенциална) енергия на единица обем пространство, в която се създава електрическото поле. Нарича се обемната плътност на електрическата енергия.
Енергията на полето, създадена от каквото и да е разпределение на електрическите заряди в пространството, може да бъде намерена чрез интегриране на обемната плътност на целия обем, в който е създадено електрическото поле.
Тази тема принадлежи към раздела:
Молекулярна физика и термодинамика. Молекулярно-кинетична теория
Молекулярно-кинетична теория . основни положения на ИКТ в основата . лекция по електродинамика.
Какво ще направим с получения материал:
Всички теми в този раздел:
Основните разпоредби на ICB
Молекулярно-кинетичната теория се отнася до теорията за структурата и свойствата на веществото, основаваща се на идеята за съществуването на атоми и молекули като най-малките частици на химично вещество. По принцип
Основно уравнение на MKT газове. Температура
Най-простият модел на молекулярно-кинетичната теория е моделът на идеалния газ. В кинетичния модел на идеален газ молекулите се разглеждат като идеално еластични топки, взаимодействащи между тях
Идеално уравнение на състоянието на газа. Изопроцеси
Получената връзка p = nkT, свързваща налягането на газа с неговата температура и концентрация на молекули
Вътрешна енергия. Количество топлина. Работа в термодинамиката. Основи на термодинамиката
Термодинамиката е наука за топлинните явления. За разлика от молекулярно-кинетичната теория, която прави заключения въз основа на концепциите за молекулярната структура на материята, термодинамиката ref
Изпаряване, кондензация, кипене. Наситени и ненаситени пари
Всяко вещество при определени условия може да бъде в различни агрегатни състояния - твърдо, течно и газообразно. Преходът от едно състояние в друго се нарича фазов преход. Испа
Свойства на течностите. Повърхностно напрежение
Молекулите на веществото в течно състояние са разположени почти близо една до друга. За разлика от твърдите кристални тела, в които молекулите образуват подредени структури по целия обем на кристала
Кристални и аморфни тела
Според техните физични свойства и молекулна структура твърдите вещества се разделят на два класа - аморфни и кристални тела. Характерна особеност на аморфните тела е тяхното изотропно
Деформация
В твърдите частици - аморфни и кристални - частиците (молекули, атоми, йони) извършват топлинни вибрации около равновесни позиции, при които енергията на тяхното взаимодействие е минимална. При увеличаване
Електрически заряд. Законът на Кулон
Подобно на концепцията за гравитационната маса на тялото в нютоновата механика, концепцията за заряда в електродинамиката е основната, основна концепция. Електрическият заряд е физическа величина, характер
Електрическо поле Работа, извършена от сили на електрическо поле
Според съвременните концепции електрическите заряди не си влияят пряко взаимно. Всяко заредено тяло създава електрическо поле в околното пространство. Това поле упражнява сили
Работа в електрическо поле. Потенциал
Когато тестовият заряд q се движи в електрическо поле, електрическите сили действат. Тази работа с малка денивелация е (Фигура 4.4.1):
Проводници и диелектрици в електрическо поле
Вещество, въведено в електрическо поле, може значително да го промени. Това се дължи на факта, че материята се състои от заредени частици. При липса на външно поле частиците се разпределят вътре в материята
Електрически капацитет. Кондензатори
Ако на два изолирани един от друг проводника се дадат заряди q1 и q2, тогава между тях възниква определена потенциална разлика Δφ, в зависимост от величините на зарядите и
Електричество. Законът на Ом
Ако изолиран проводник е поставен в електрическо поле, тогава върху свободните заряди q в проводника ще действа сила. В резултат на това в проводника възниква краткосрочно движение на свободни заряди.
Последователно и паралелно свързване на проводници
Проводниците в електрическите вериги могат да бъдат свързани последователно и паралелно. При последователно свързване на проводници (фиг. 4.9.1), силата на тока във всички проводници е еднаква:
Правила на Kirchhoff за разклонени вериги
За да се опростят изчисленията на сложни електрически вериги, съдържащи нехомогенни сечения, се използват правилата на Kirchhoff, които са обобщение на закона на Ом за случая с разклонени вериги. IN
Работа с електрически ток и мощност - закон на Ом за пълна верига
Когато токът протича през хомогенна секция на веригата, електрическото поле работи. През времето Δt през веригата Δq = IΔt протича заряд. Електрическото поле в специалната зона изпълнява
Електрически ток в металите
Електрическият ток в металите е подреденото движение на електроните под въздействието на електрическо поле. Експериментите показват, че когато токът протича през метален проводник, няма прехвърляне
Електрически ток в полупроводници
По отношение на специфичното електрическо съпротивление полупроводниците заемат междинно положение между добрите проводници и диелектриците. Полупроводниците включват много химически елементи
Преход на електрон-дупка. Транзистор
В съвременните електронни технологии полупроводниковите устройства играят изключителна роля. През последните три десетилетия те почти напълно изместиха електрическите вакуумни устройства. Във всеки полупрофесионалист
Електрически ток в електролити
Прието е електролитите да се наричат проводящи среди, в които потокът на електрически ток е придружен от пренасяне на материя. Свободните носители на заряд в електролитите са положителни и отрицателни
Магнитно взаимодействие на токове. Магнитно поле. Действието на магнитно поле върху проводник с ток
Магнитните явления са били известни в древния свят. Компасът е изобретен преди повече от 4500 години. Появява се в Европа около 12 век след Христа. Само през 19 век обаче е открит
Сила на Лоренц
Амперна сила, действаща върху сегмент на проводник с дължина Δl със сила на тока I, разположена в магнитно поле B, F = IBΔl sin α
Магнитно поле в материята
Експериментални изследвания показват, че всички вещества имат повече или по-малко магнитни свойства. Ако във всяка среда се поставят два завъртания с токове, тогава силата на магнитното взаимодействие
Електромагнитна индукция. Правилото на Ленц
Феноменът на електромагнитната индукция е открит от изключителния английски физик М. Фарадей през 1831 г. Състои се в появата на електрически ток в затворена проводима верига при смяна в
Самоиндукция. Енергия на магнитното поле
Самоиндукцията е важен специален случай на електромагнитна индукция, когато променящият се магнитен поток, който причинява ЕМП на индукцията, се създава от тока в самата верига. Ако токът в разглеждания контакт
Електромагнитни вибрации и вълни
Трептящите и вълновите процеси, изучавани в различни клонове на физиката, показват удивителна обща закономерност. Трептения на товара върху пружина и процеси в електрическа колебателна верига
Квазистационарни процеси. RC и RL вериги
В постояннотоковите вериги разпределението на електрическите заряди върху проводниците и токовете в участъци от веригата е неподвижно, тоест неизменно с течение на времето. Електромагнитното поле в такива вериги се състои от електр
RLC верига. Безплатни вибрации
В електрическите вериги, както и в механичните системи като пружинен товар или махало, могат да възникнат свободни вибрации. Най-простата електрическа система, способна да изпълнява свободата
Принудителни вибрации. Променлив ток
Процесите, които протичат в електрическите вериги под действието на външен периодичен източник на ток, се наричат принудителни трептения. Принудителни вибрации, за разлика от естествените вибрации
Законът на Ом за верига с променлив ток. Мощност
Когато бяха получени връзките, свързващи амплитудите на променливи токове и напрежения през резистор, кондензатор и индуктор:
Трансформатори. Пренос на електроенергия
Сред устройствата с променлив ток, които са намерили широко приложение в технологиите, трансформаторите заемат значително място. Принципът на работа на трансформаторите, използвани за увеличаване или p
Електромагнитни вълни. Изобретението на радиото от А. С. Попов
Съществуването на електромагнитни вълни е теоретично предсказано от великия английски физик Дж. Максуел през 1864г. Максуел анализира всички познати по това време закони на електродинамиката
Основни закони на геометричната оптика
Основните закони на геометричната оптика са били известни много преди да бъде установена физическата природа на светлината. Законът за праволинейното разпространение на светлината: в оптически хомогенна среда
Огледала
Най-простото оптично устройство, способно да създаде образ на обект, е плоско огледало. Изображението на обект, дадено от плоско огледало, се формира от лъчи, отразени от огледалата
Развитие на идеи за същността на светлината
Първите идеи за природата на светлината възникват от древните гърци и египтяни. С изобретението и усъвършенстването на различни оптични устройства (параболични огледала, микроскоп, телескоп)
Светлинни смущения
Интерференцията е една от най-ярките прояви на вълновата природа на светлината. Този интересен и красив феномен се наблюдава при определени условия, когато се наслагват два или повече светлинни лъча. Интензивен
Дифракция на светлината
Дифракцията на светлината е явлението на отклонение на светлината от праволинейната посока на разпространение при преминаване близо до препятствия. Опитът показва, че светлината при определени условия може
Спектрални инструменти. Дифракционна решетка
Видимата светлина съдържа едноцветни вълни с различни дължини на вълните. При излъчването на нагрети тела (нажежаема жичка на лампа с нажежаема жичка) дължините на вълните непрекъснато запълват целия диапазон от видима светлина
Експериментът на Нютон
Нютон насочи бял лъч към стъклена призма. Веднага щом видимата светлина се удари в призмата, тя се пречупва и се разлага на дъгова лента, наречена спектър, Бел
Фото ефект. Фотони
Фотоелектричният ефект е открит през 1887 г. от германския физик Г. Херц и експериментално изследван от А. Г. Столетов през 1888-1890. Най-пълното изследване на феномена на фотоелектричния ефект беше
Физика на атома и атомното ядро
Концепцията за атомите като неделими най-малки частици материя възниква в древността, но едва през 18 век, произведенията на А. Лавуазие, М. В. Ломоносов и други учени са реални
Опитът на Ръдърфорд. Ядрен модел на атома
Първият опит за създаване на модел на атома въз основа на натрупаните експериментални данни принадлежи на J. Thomson (1903). Той вярваше, че атомът е електрически неутрална сферична система
Квантовите постулати на Бор
Планетарният модел на атома, предложен от Ръдърфорд, е опит да се приложат класическите концепции за движението на телата към явления от атомни мащаби. Този опит беше несъстоятелен. Класически
Методи за откриване на заредени частици
В своите експерименти Чадуик използва различни методи за изучаване на йонизиращо лъчение. На фиг. изобразява брояч на Гайгер, предназначен да регистрира заредени частици. Състои се от стъкло
Енергия на свързване на ядрата
За да могат атомните ядра да бъдат стабилни, протоните и неутроните трябва да се задържат вътре в ядрата с огромни сили, многократно по-големи от силите на кулоновското отблъскване на протоните. Сили, задръжте
Елементарни частици
Физиците откриват съществуването на елементарни частици при изучаването на ядрените процеси, следователно до средата на 20 век физиката на елементарните частици е клон на ядрената физика. В момента физически