ЕЛЕКТРОСТАТИЧКО ПОЛЕ

електростатско поле тест полнење q 0

тензија

, (4)

, . (5)

далноводи

РАБОТА НА ЕЛЕКТРОСТАТИЧКИТЕ СИЛИ НА ПОЛЕ. ПОТЕНЦИЈАЛ

Електричното поле, како и гравитационото поле, е потенцијално. Оние. работата што ја вршат електростатските сили не зависи од трасата по која се движи полнежот q во електричното поле од точката 1 до точката 2. Оваа работа е еднаква на разликата во потенцијалните енергии што ги поседува движечкиот полнеж на почетната и последните точки на теренот:

А 1,2 = Ш 1 – Ш 2. (7)

Може да се покаже дека потенцијалната енергија на полнење q е директно пропорционална со големината на ова полнење. Затоа, како енергетска карактеристика на електростатско поле, се користи односот на потенцијалната енергија на тест полнеж q 0 поставен во која било точка од полето до вредноста на ова полнење:

Оваа величина ја претставува количината на потенцијална енергија по единица позитивен полнеж и се нарекува теренски потенцијал В дадена точка. [φ] = J / Cl = V (волти).

Ако прифатиме дека кога полнежот q 0 се оддалечува до бесконечност (r→ ∞), неговата потенцијална енергија во полето на полнеж q станува нула, тогаш потенцијалот на полето на точка полнење q на растојание r од него:

. (9)

Ако полето е создадено од систем на точкести полнежи, тогаш потенцијалот на добиеното поле е еднаков на алгебарскиот (вклучувајќи знаци) збир на потенцијалите на секој од нив:

. (10)

Од дефиницијата на потенцијалот (8) и изразот (7), работата што ја вршат силите на електростатското поле за придвижување на полнежот од

точка 1 до точка 2 може да се претстави како:

ЕЛЕКТРИЧНА СТРУА ВО ГАСОВИ

САМО САМООДРЖУВАЧКИ ИСПРАВАЊЕ ГАС

Гасовите се добри изолатори на температури кои не се премногу високи и при притисоци блиски до атмосферските. Ако се стави на суво атмосферски воздух, наполнет електрометар, неговото полнење останува непроменето долго време. Ова се објаснува со фактот дека гасовите во нормални услови се состојат од неутрални атоми и молекули и не содржат слободни полнежи (електрони и јони). Гасот станува спроводник на електрична енергија само кога некои од неговите молекули се јонизираат. За да се јонизира, гасот мора да биде изложен на некој вид јонизатор: на пример, електрично празнење, рендгенско зрачење, зрачење или УВ зрачење, пламен од свеќа итн. (во вториот случај, електричната спроводливост на гасот е предизвикана од загревање).

За време на јонизацијата на гасовите, еден или повеќе електрони се отстрануваат од надворешната електронска обвивка на атомот или молекулата, што доведува до формирање на слободни електрони и позитивни јони. Електроните можат да се закачат за неутрални молекули и атоми, претворајќи ги во негативни јони. Затоа, јонизираниот гас содржи позитивно и негативно наелектризирани јони и слободни електрони. Е Електричната струја во гасовите се нарекува празнење на гас. Така, струјата во гасовите се создава од јони и на знаци и на електрони. Испуштањето гас со таков механизам ќе биде придружено со пренос на материја, т.е. Јонизираните гасови се класифицирани како спроводници од вториот тип.

За да се отстрани еден електрон од молекула или атом, потребно е да се изврши одредена количина на работа А и, т.е. потроши малку енергија. Оваа енергија се нарекува енергија на јонизација , чии вредности за атоми на различни супстанции се во опсег од 4÷25 eV. Процесот на јонизација обично квантитативно се карактеризира со количина наречена потенцијал за јонизација :

Истовремено со процесот на јонизација во гасот, секогаш се случува обратниот процес - процесот на рекомбинација: позитивни и негативни јони или позитивни јони и електрони, се среќаваат, повторно се соединуваат едни со други за да формираат неутрални атоми и молекули. Колку повеќе јони се појавуваат под влијание на јонизаторот, толку е поинтензивен процесот на рекомбинација.

Строго кажано, електричната спроводливост на гасот никогаш не е нула, бидејќи секогаш содржи слободни полнежи формирани како резултат на дејството на зрачењето од радиоактивни материи присутни на површината на Земјата, како и космичкото зрачење. Интензитетот на јонизација под влијание на овие фактори е низок. Оваа незначителна електрична спроводливост на воздухот предизвикува истекување на полнеж од наелектризираните тела, дури и ако тие се добро изолирани.

Природата на празнењето на гасот се одредува според составот на гасот, неговата температура и притисок, големината, конфигурацијата и материјалот на електродите, како и применетиот напон и густината на струјата.

Да разгледаме коло што содржи гасна празнина (сл.), подложена на континуирана изложеност со постојан интензитет на јонизатор. Како резултат на дејството на јонизаторот, гасот добива одредена електрична спроводливост и струјата тече во колото. Сликата ги прикажува карактеристиките на струја-напон (струја наспроти применетиот напон) за два јонизатори. Изведба
(бројот на јонски парови произведени од јонизаторот во гасната празнина за 1 секунда) на вториот јонизатор е поголем од првиот. Ќе претпоставиме дека продуктивноста на јонизаторот е константна и еднаква на n 0. При не многу низок притисок, речиси сите одвоени електрони се заробени од неутрални молекули, формирајќи негативно наелектризирани јони. Земајќи ја предвид рекомбинацијата, претпоставуваме дека концентрациите на јоните на двата знака се исти и еднакви на n. Просечните брзини на движење на јоните со различни знаци во електричното поле се различни: , . b - и b + – подвижност на гасни јони. Сега за регионот I, земајќи го предвид (5), можеме да напишеме:

Како што може да се види, во регионот I, со зголемување на напонот, струјата се зголемува, како што се зголемува брзината на нанос. Бројот на парови на рекомбинирани јони ќе се намалува со зголемување на брзината.

Регион II - регионот на заситена струја - сите јони создадени од јонизаторот стигнуваат до електродите без да имаат време да се рекомбинираат. Густина на заситената струја

j n = q n 0 d, (28)

каде што d е ширината на гасната празнина (растојанието помеѓу електродите). Како што може да се види од (28), струјата на заситување е мерка за јонизирачкиот ефект на јонизаторот.

При напон поголем од U p p (регион III), брзината на електроните достигнува таква вредност што кога ќе се судрат со неутрални молекули тие се способни да предизвикаат ударна јонизација. Како резултат на тоа, се формираат дополнителни An 0 јонски парови. Количеството А се нарекува коефициент на засилување на гасот . Во регионот III, овој коефициент не зависи од n 0, туку зависи од U. Така. полнежот што доаѓа до електродите при константа U е директно пропорционален на перформансите на јонизаторот - n 0 и напонот U. Поради оваа причина, регионот III се нарекува регион на пропорционалност. U pr – праг на пропорционалност. Факторот за засилување на гасот А има вредности од 1 до 10 4.

Во регионот IV, регионот на делумна пропорционалност, коефициентот на засилување на гасот почнува да зависи од n 0. Оваа зависност се зголемува со зголемување на U. Струјата нагло се зголемува.

Во опсегот на напонот 0 ÷ U g, струјата во гасот постои само кога јонизаторот е активен. Ако се прекине дејството на јонизаторот, престанува и празнењето. Испуштањата кои постојат само под влијание на надворешни јонизатори се нарекуваат несамоодржливи.

Напонот Ug е прагот на регионот, регионот Гајгер, кој одговара на состојбата кога процесот во гасната празнина не исчезнува дури и откако ќе се исклучи јонизаторот, т.е. испуштањето добива карактер на самостоен исцедок. Примарните јони даваат само поттик за појава на испуштање гас. Во овој регион, масивните јони од двата знака, исто така, добиваат способност да јонизираат. Големината на струјата не зависи од n 0 .

Во регионот VI, напонот е толку висок што празнењето, откако ќе се случи, не запира - регионот на континуирано празнење.

САМО НЕЗАВИСНО ПРИЗЕДУВАЊЕ ГАСИ И НЕГОВИ ВИДОВИ

Испуштањето во гас што опстојува откако надворешниот јонизатор ќе престане да работи се нарекува само-празнење.

Да ги разгледаме условите за појава на самоодржливо исцедок. При високи напони (региони V–VI), електроните генерирани под влијание на надворешен јонизатор, силно забрзани од електричното поле, се судираат со молекули на неутрален гас и ги јонизираат. Како резултат на тоа, се формираат секундарни електрони и позитивни јони (процес 1 на сл. 158).Позитивните јони се движат кон катодата, а електроните се движат кон анодата. Секундарните електрони ги ре-јонизираат молекулите на гасот, и затоа вкупниот број на електрони и јони ќе се зголеми како што електроните се движат кон анодата на лавински начин. Ова предизвикува зголемување на електричната струја (види Сл. Област V). Опишаниот процес се нарекува ударна јонизација.

Меѓутоа, ударната јонизација под влијание на електроните не е доволна за одржување на празнењето кога се отстранува надворешниот јонизатор. За да го направите ова, неопходно е да се „репродуцираат“ електронски лавини, односно да се појават нови електрони во гасот под влијание на некои процеси. Ваквите процеси се прикажани шематски на сл. 158: Позитивните јони забрзани од полето, удирајќи во катодата, исфрлаат електрони од неа (процес 2); Позитивните јони, кои се судираат со молекули на гас, ги пренесуваат во возбудена состојба, преминот на таквите молекули во нормална состојба е придружен со емисија на фотон (процес 3); Фотон апсорбиран од неутрална молекула го јонизира, настанува таканаречен процес на фотонска јонизација на молекулите (процес 4); Нокаут на електрони од катодата под влијание на фотони (процес 5).

Конечно, при значителни напони помеѓу електродите на гасната празнина, доаѓа моментот кога позитивните јони, кои имаат пократок слободен пат од електроните, добиваат енергија доволна за јонизирање на молекулите на гасот (процес 6), а јонските лавини брзаат кон негативната плоча. Кога покрај електронски лавини се појавуваат и јонски лавини, јачината на струјата практично се зголемува без зголемување на напонот (регион VI на сликата).

Како резултат на опишаните процеси, бројот на јони и електрони во волуменот на гасот се зголемува како лавина, а празнењето станува независно, т.е. опстојува дури и по завршувањето на надворешниот јонизатор. Напонот при кој се јавува само-празнење се нарекува пробивен напон. За воздух, ова е околу 30.000 V за секој сантиметар растојание.

Во зависност од притисокот на гасот, конфигурацијата на електродите и параметрите на надворешното коло, можеме да зборуваме за четири типа на независно празнење: сјај, искра, лак и корона.

1. Сјај празнење. Се јавува при низок притисок. Ако нанесете на електродите залемени во стаклена цевка долга 30÷50 cm постојан притисокна неколку стотици волти, постепено испумпувајќи го воздухот од цевката, а потоа при притисок од ≈ 5,3÷6,7 kPa, се јавува празнење во форма на прозрачна, навивачка црвеникава врвка која се протега од катодата до анодата. Со дополнително намалување на притисокот, кабелот се згуснува, а при притисок од ≈ 13 Pa празнењето ја има формата шематски прикажана на сл.

Директно во непосредна близина на катодата е тенок прозрачен слој 1 - првиот катоден сјај, или катоден филм, проследен со темен слој 2 - темниот простор на катодата, кој потоа преминува во прозрачниот слој 3 - сјај што тлее, кој има остар граница на страната на катодата, постепено исчезнува на страната на анодата. Се јавува поради рекомбинација на електрони со позитивни јони. Сјајот што тлее се граничи со темна празнина 4 - темниот простор на Фарадеј, проследен со колона од јонизиран прозрачен гас 5 - позитивна колона. Позитивната колона нема значајна улога во одржувањето на испуштањето. На пример, кога растојанието помеѓу електродите на цевката се намалува, нејзината должина се намалува, додека катодните делови на празнењето остануваат непроменети во форма и големина. При празнење со сјај, само два негови дела се од особено значење за неговото одржување: катодниот темен простор и сјајот. Во темниот простор на катодата, постои силно забрзување на електроните и позитивните јони, исфрлајќи ги електроните од катодата (секундарна емисија). Во областа на тлее сјај, се јавува ударна јонизација на молекулите на гас од електрони. Позитивните јони формирани во овој случај брзаат кон катодата и исфрлаат нови електрони од неа, кои пак го јонизираат гасот, итн. На овој начин, празнењето на сјајот постојано се одржува.

Со дополнително пумпање на цевката при притисок од ≈ 1,3 Pa, сјајот на гасот слабее и ѕидовите на цевката почнуваат да светат. Електроните исфрлени од катодата од позитивните јони при такво рефлексија ретко се судираат со молекулите на гасот и затоа, забрзани од полето, удирајќи во стаклото, предизвикувајќи истото да свети, таканаречена катодолуминисценција. Протокот на овие електрони историски се нарекувал катодни зраци.

Сјајното празнење е широко користено во технологијата. Бидејќи сјајот на позитивната колона има боја карактеристична за секој гас, тој се користи во цевки со гас-светло за светлечки натписи и реклами (на пример, цевките за празнење на неонски гас даваат црвен сјај, аргонот - синкаво-зелена). Кај флуоресцентните светилки, кои се поекономични од светилките со вжарено, зрачењето на празнење на сјајот што се јавува во пареата на жива се апсорбира од флуоресцентна супстанција (фосфор) депонирана на внатрешната површина на цевката, која почнува да свети под влијание на апсорбираното зрачење. Спектарот на луминисценција, со соодветна селекција на фосфори, е блиску до спектарот на сончевото зрачење. Сјајното празнење се користи за катодно таложење на метали. Катодната супстанција во празнење на сјај, поради бомбардирање со позитивни јони, станува многу жешка и оди во состојба на пареа. Со поставување на разни предмети во близина на катодата, тие можат да се обложат со униформен слој од метал.

2. Испуштање на искра. Се јавува при висока напнатост електрично поле.(≈ 3·10 6 V/m) во гас под притисок од редот на атмосферскиот притисок. Искрата има изглед на светло блескав тенок канал, сложено закривен и разгранет.

Објаснувањето на празнењето на искрата е дадено врз основа на теоријата на стример, според која на појавата на силно блескав канал на искра ѝ претходи појава на слабо светлечки акумулации на јонизиран гас. Овие кластери се нарекуваат стримери. Стримерите се појавуваат не само како резултат на формирање на електронски лавини преку ударна јонизација, туку и како резултат на фотонска јонизација на гасот. Лавините, фаќајќи се едни со други, формираат спроводливи мостови од стриминг, по кои во следните моменти налетуваат моќни текови на електрони, формирајќи канали за празнење на искра. Поради ослободување на голема количина на енергија за време на разгледуваните процеси, гасот во јазот на искрата се загрева до многу висока температура (приближно 10 4 K), што доведува до неговиот сјај. Брзото загревање на гасот доведува до зголемување на притисокот и формирање на ударни бранови, кои ги објаснуваат звучните ефекти од празнење на искра - карактеристичниот звук на крцкање при слаби празнења и моќни громови во случај на молња, што е пример за моќно искра празнење помеѓу гром и Земјата или помеѓу два громови облаци.

Испуштањето на искра се користи за запалување на запалива смеса кај моторите со внатрешно согорување и заштита на електричните далноводи од пренапони (празнини на искра). Кога должината на празнениот јаз е кратка, празнењето на искрата предизвикува уништување (ерозија) на металната површина, па затоа се користи за прецизна обработка на метали со електрична искра (сечење, дупчење). Се користи во спектрална анализа за регистрирање на наелектризирани честички (бројачи на искри).

3. Испуштање на лак. Ако, по запалување на празнење на искра од моќен извор, растојанието помеѓу електродите постепено се намалува, тогаш празнењето станува континуирано - се јавува празнење на лак. Во овој случај, струјата нагло се зголемува, достигнувајќи стотици ампери, а напонот низ јазот за празнење паѓа на неколку десетици волти. Може да се добие лак празнење од извор на низок напон, заобиколувајќи ја фазата на искра. За да го направите ова, електродите (на пример, јаглеродот) се спојуваат додека не се допрат; тие стануваат многу жешки електричен шок, потоа се одвојуваат и се добива електричен лак (вака го открил рускиот научник В.В. Петров). При атмосферски притисок, температурата на катодата е приближно 3900 К. Како што гори лакот, јаглеродната катода станува поостра, а на анодата се формира вдлабнатина - кратер, што е најжешката точка на лакот.

Според современите концепти, лачното празнење се одржува поради високата температура на катодата поради интензивната термионска емисија, како и термичката јонизација на молекулите предизвикана од висока температурагас

Лачното празнење е широко користено во националната економијаза заварување и сечење метали, производство на висококвалитетни челици (лачна печка), осветлување (рефлектори, опрема за проекција). Широко се користат и лачни светилки со живи електроди во кварцни цилиндри, каде што се јавува лачно празнење во жива пареа кога воздухот се евакуира. Лакот создаден во пареата на жива е моќен извор на ултравиолетово зрачење и се користи во медицината (на пример, кварцни светилки). Лачно празнење кај ниски притисоциво жива пареа се користи во жива исправувачи за исправување на наизменична струја.

4. Исцедок од корона – високонапонско електрично празнење кое се јавува при висок (на пример, атмосферски) притисок во нерамномерно поле (на пример, во близина на електроди со голема искривување на површината, врв на игла електрода). Кога јачината на полето во близина на врвот достигнува 30 kV/cm, околу него се појавува сјај, кој има изглед на круна, што е причината за името на овој тип на празнење.

Во зависност од знакот на електродата на короната, се разликува негативна или позитивна корона. Во случај на негативна корона, раѓањето на електрони, предизвикувајќи импактна јонизација на молекулите на гасот, се јавува поради нивната емисија од катодата под влијание на позитивни јони, во случај на позитивна корона, поради јонизација на гасот во близина на анодата. ВО природни условикороната се појавува под влијание на атмосферскиот електрицитет на врвовите на јарболите на бродовите или дрвјата (дејството на громобрани се заснова на ова). Овој феномен во античко време се нарекувал пожари на Свети Елмо. Штетен ефекткорона околу жиците на високонапонските далноводи е појавата на струи на истекување. За да се намалат, жиците на високонапонските водови се прават дебели. Испуштањето на корона, бидејќи е периодично, исто така станува извор на радио пречки.

Испуштањето корона се користи во електрични таложници кои се користат за прочистување на индустриските гасови од нечистотии. Гасот што треба да се прочисти се движи од дното кон врвот во вертикален цилиндар, по чија оска се наоѓа корона жица. Јони присутни во големи количиниво надворешниот дел на короната се таложат на честички од нечистотија и полето ги носи до надворешната не-корона електрода и се таложи на неа. Испуштањето корона се користи и при нанесување на премази во прав и боја.

ЕЛЕКТРОСТАТИЧКО ПОЛЕ

ЕЛЕКТРИЧНИ ТЕРЕНСКИ ЛИНИИ

Според концептите на модерната физика, ефектот на едно полнење на друго се пренесува преку електростатско поле - посебна бескрајно проширена материјална средина што секое наелектризирано тело ја создава околу себе. Електростатските полиња не можат да се детектираат со човечки сетила. Меѓутоа, на полнежот поставен во поле се делува директно со сила пропорционална на големинатаоваа наплата. Бидејќи насоката на силата зависи од знакот на полнежот, се договоривме да користиме т.н тест полнење q 0. Ова е позитивно, точкаст полнеж што се поставува на точката на електричното поле што нè интересира. Соодветно на тоа, како сила карактеристична за полето, препорачливо е да се користи односот на силата до вредноста на тест полнежот q 0:

Оваа константна векторска количина за секоја точка од полето еднаква на силата што делува на единечно позитивно полнење се нарекува тензија . За полето на точка полнење q на растојание r од него:

, (4)

Насоката на векторот се совпаѓа со насоката на силата што делува на тест полнежот. [E] = N / C или V / m.

Во диелектрична средина, силата на интеракција помеѓу полнежите, а со тоа и јачината на полето, се намалува за ε пати:

, . (5)

Кога неколку електростатски полиња се надредени едно на друго, добиената јачина се одредува како векторски збир на јачините на секое од полињата (принцип на суперпозиција):

Графички, распределбата на електричното поле во просторот е прикажана со помош далноводи . Овие линии се нацртани така што тангентите на нив во која било точка се совпаѓаат со. Ова значи дека векторот на силата што дејствува на полнежот, а со тоа и векторот на неговото забрзување, лежи и на тангентите на линиите на сила, кои никогаш никаде не се сечат. Електростатските линии на полето не можат да се затворат. Почнуваат на позитивни и завршуваат на негативни полнежи или одат до бесконечност.

· Линиите на електричното поле имаат почеток и крај. Почнуваат на позитивни полнежи, а завршуваат на негативни.

· Линиите на електричното поле се секогаш нормални на површината на проводникот.

· Распределбата на линиите на електричното поле ја одредува природата на полето. Полето може да биде радијална(ако линиите на сила излегуваат од една точка или се спојуваат во една точка), хомогена(ако линиите на полето се паралелни) и хетерогени(ако линиите на полето не се паралелни).

20) Да ве потсетам дека тоа се енергетските карактеристики на електричното поле.

Потенцијалот на електричното поле во која било точка е дефиниран како

.

и е еднаква на потенцијалната енергија на единечно полнење внесено во дадена точка на полето.

Ако полнењето се премести во поле од точка 1 до точка 2, тогаш се јавува потенцијална разлика помеѓу овие точки

.

Значењето на потенцијалната разлика: ова е работа на електричното поле за движење на полнење од една точка во друга.

Потенцијалот на полето може да се толкува и преку работа.Ако точката 2 е на бесконечност, каде што нема поле (), тогаш - ова е работата на полето за да се премести полнење од дадена точка до бесконечност. Потенцијалот на полето создаден со едно полнење се пресметува како .

Површините во секоја точка на кои потенцијалите на полето се исти се нарекуваат еквипотенцијални површини. Во диполско поле, потенцијалните површини се распределуваат на следниов начин:

Потенцијалот на полето формиран од неколку полнежи се пресметува со принципот на суперпозиција: .

а) Пресметка на потенцијалот во точката А, лоцирана не на оската на диполот:

Да најдеме од триаголникот ( ). Очигледно,. Затоа И .

.

б) Помеѓу точките A и B, еднакво оддалечени од диполот на растојание

() потенцијалната разлика е дефинирана како (прифаќаме без доказ што ќе го најдете во учебникот на Ремизов)

.

в) Може да се покаже дека ако диполот се наоѓа во центарот на рамностран триаголник, тогаш потенцијалната разлика помеѓу темињата на триаголникот е поврзана како проекции на векторот на страните на овој триаголник ( ).

21) - се пресметува работата на електричното поле долж далноводите.

1. Работата во електрично поле не зависи од обликот на патеката.

2. Ниту една работа не се изведува нормално на линиите на силата.

3. Во затворена јамка, не се работи на електрично поле.

Енергетски карактеристики на електричното поле (потенцијално).

1) Физичко значење:

Ако Cl, тогаш (нумерички), под услов полнењето поставениво дадена точка во електричното поле.

Единица за мерење:

2) Физичко значење:

Ако во дадена точка е поставен единечен позитивен точкаст полнеж, тогаш (нумерички), кога се движите од дадена точка до бесконечност.

Δφ е разликата помеѓу танцовите вредности на две точки на електричното поле.

U – напон – „y“ е разликата помеѓу напоните на две точки на електричното поле.

[U]=V (волт)

Физичко значење:

Ако , тогаш (нумерички) кога се движите од една точка на полето во друга.

Врската помеѓу стресот и напнатоста:

22) Во електростатско поле, сите точки на проводникот имаат ист потенцијал, кој е пропорционален на полнежот на спроводникот, т.е. односот на полнежот q до потенцијалот φ не зависи од полнежот q. (Електростатско е полето околу стационарни полнења). Затоа, се покажа дека е можно да се воведе концептот на електричен капацитет C на осамен проводник:

Електричниот капацитет е количина нумерички еднаква на полнежот што мора да му се пренесе на проводникот за да може неговиот потенцијал да се промени за еден.

Капацитетот се одредува според геометриските димензии на проводникот, неговата форма и својства животната срединаи не зависи од материјалот на спроводникот.

Мерни единици за количини вклучени во дефиницијата за капацитет:

Капацитет - ознака C, мерна единица - Фарад (F, F);

Електрично полнење - ознака q, мерна единица - кулон (C, C);

φ - потенцијал на поле - волти (V, V).

Можно е да се создаде систем на проводници кој ќе има капацитет многу поголем од индивидуален проводник, независен од околните тела. Таквиот систем се нарекува кондензатор. Наједноставниот кондензатор се состои од две спроводливи плочи лоцирани на кратко растојание една од друга (сл. 1.9). Електричното поле на кондензаторот е концентрирано помеѓу плочите на кондензаторот, односно внатре во него. Капацитет на кондензатор:

C = q / (φ1 - φ2) = q / U

(φ1 - φ2) - потенцијална разлика помеѓу плочите на кондензаторот, т.е. Напон.

Капацитетот на кондензаторот зависи од неговата големина, облик и диелектрична константа ε на диелектрикот лоциран помеѓу плочите.

C = ε∙εo∙S / d, каде

S - површина на облогата;

г - растојание помеѓу плочите;

ε е диелектричната константа на диелектрикот помеѓу плочите;

εo - електрична константа 8,85∙10-12F/m.

Доколку е потребно да се зголеми капацитетот, кондензаторите се поврзани едни со други паралелно.

Сл.1.10. Паралелно поврзување на кондензатори.

Ctotal = C1 + C2 + C3

При паралелно поврзување, сите кондензатори се под ист напон, а нивното вкупно полнење е Q. Во овој случај, секој кондензатор ќе добие полнење Q1, Q2, Q3, ...

Q = Q1 + Q2 + Q3

Q1 = C1∙U; Q2 = C2∙U; Q3 = C3∙U. Да ја замениме горната равенка:

C∙U = C1∙U + C2∙U + C3∙U, од каде C = C1 + C2 + C3 (и така натаму за кој било број на кондензатори).

За сериско поврзување:

Сл.1.11. Сериско поврзување на кондензатори.

1/Ctot = 1/C1 + 1/C2 + ∙∙∙∙∙ + 1/ Cn

Изведување на формулата:

Напон на поединечни кондензатори U1, U2, U3,..., Un. Вкупен напон на сите кондензатори:

U = U1 + U2 + ∙∙∙∙∙ + Un,

имајќи предвид дека U1 = Q/ C1; U2 = Q/ C2; Un = Q/ Cn, заменувајќи и делејќи со Q, добиваме однос за пресметување на капацитетот на коло со сериско поврзување на кондензатори

Единици за капацитет:

Ф - фарад. Ова е многу голема вредност, затоа се користат помали вредности:

1 µF = 1 µF = 10-6F (микрофарад);

1 nF = 1 nF = 10-9 F (нанофарад);

1 pF = 1pF = 10-12F (пикофарад).

23) Ако проводник е поставен во електрично поле тогаш силата q ќе делува на слободните полнежи q во спроводникот. Како резултат на тоа, во проводникот се јавува краткорочно движење на бесплатни полнења. Овој процес ќе заврши кога сопственото електрично поле на полнежите што се појавуваат на површината на проводникот целосно ќе го компензира надворешното поле. Добиеното електростатско поле во проводникот ќе биде нула (види § 43). Меѓутоа, кај проводниците, под одредени услови, може да се појави континуирано наредено движење на слободните носители на електричен полнеж. Ова движење се нарекува електрична струја. Насоката на електричната струја се зема како насока на движење на позитивните слободни полнежи. За постоење на електрична струја во проводник, мора да се исполнат два услови:

1) присуство на бесплатни давачки во спроводникот - носачи на струја;

2) присуство на електрично поле во проводникот.

Квантитативната мерка на електричната струја е јачината на струјата Јас– скаларна физичка количина еднаква на односот на полнежот Δq пренесен низ пресекот на спроводникот (сл. 11.1) за време на временскиот интервал Δt до овој временски интервал:

Нарачаното движење на слободните носители на струја во проводник се карактеризира со брзината на нарачаното движење на носачите. Оваа брзина се нарекува брзина на нанос тековни носители. Нека цилиндричниот проводник (сл. 11.1) има пресек со површина С. Во волуменот на спроводникот, ограничен со пресеци 1 и 2 со растојание ∆ Xмеѓу нив го содржи бројот на струјни носители ∆ Н= nS∆X, Каде n– концентрација на носачи на струја. Нивниот вкупен полнеж ∆q = q 0 ∆ Н= q 0 nS∆X. Ако под влијание на електрично поле, носачите на струја се движат од лево кон десно со брзина на нанос v dr, потоа со време ∆ t=∆x/v дрсите носачи содржани во овој волумен ќе поминат низ пресек 2 и ќе создадат електрична струја. Тековната јачина е:

. (11.2)

Густина на струјатае количината на електрична струја што тече низ единечна површина на пресек на проводник:

. (11.3)

Во металниот проводник, тековните носители се слободни електрони на металот. Ајде да ја најдеме брзината на движење на слободните електрони. Со струја I = 1A, површина на пресек на проводникот С= 1mm 2, концентрација на слободни електрони (на пример, во бакар) n= 8,5·10 28 m --3 и q 0 = e = 1,6·10 –19 C добиваме:

v dr = .

Гледаме дека брзината на насоченото движење на електроните е многу мала, многу помала од брзината на хаотичното термичко движење на слободните електрони.

Ако јачината на струјата и нејзината насока не се менуваат со текот на времето, тогаш таквата струја се нарекува константна.

ВО Меѓународен системСтрујата на SI единиците се мери во ампери (А). Тековната единица од 1 А се определува со магнетната интеракција на два паралелни проводници со струја.

Директна електрична струја може да се создаде во затворено коло во кое слободните носители на полнеж циркулираат по затворени траектории. Но, кога електричното полнење се движи во електростатско поле по затворена патека, работата што ја вршат електричните сили е нула. Затоа, за постоење на директна струја, потребно е во електричното коло да се има уред кој е способен да создава и одржува потенцијални разлики во пресеците на колото поради работата на силите од неелектростатско потекло. Таквите уреди се нарекуваат извори на директна струја. Силите од неелектростатско потекло кои делуваат на слободните носители на полнеж од тековните извори се нарекуваат надворешни сили.

Природата на надворешните сили може да варира. ВО галвански ќелииили батерии тие настануваат како резултат на електрохемиски процеси; кај генераторите со директна струја, надворешните сили се јавуваат кога проводниците се движат во магнетно поле. Под влијание на надворешни сили, електричните полнежи се движат внатре во изворот на струја против силите на електростатското поле, поради што може да се одржува константна електрична струја во затворено коло.

Кога електричните полнежи се движат по колото на директна струја, надворешните сили што дејствуваат во тековните извори вршат работа.

Физичко количество еднакво на работниот однос А улнадворешните сили кога полнежот q се движи од негативниот пол на изворот на струја до позитивниот пол до вредноста на ова полнење се нарекува електромоторна сила на изворот (EMF):

ε . (11.2)

Така, ЕМП се определува со работата што ја вршат надворешните сили при движење на едно позитивно полнење. Електромоторната сила, како и потенцијалната разлика, се мери во волти (V).

Кога едно позитивно полнење се движи по затворено коло со директна струја, работата што ја вршат надворешните сили е еднаква на збирот на EMF што дејствува во ова коло, а работата направена од електростатското поле е нула.

Во просторот што го опкружува полнежот кој е изворот, количината на ова полнење е директно пропорционална на квадратот и растојанието од ова полнење е обратно пропорционално на квадратот. Насоката на електричното поле, според прифатените правила, секогаш е од позитивниот полнеж кон негативниот полнеж. Ова може да се замисли како да поставите тест полнеж во дел од просторот на електричното поле на изворот и овој тест полнеж или ќе се одбие или ќе привлече (во зависност од знакот на полнењето). Електричното поле се карактеризира со интензитет, кој, како векторска големина, може графички да се прикаже како стрелка со должина и насока. На која било локација, насоката на стрелката ја покажува насоката на јачината на електричното поле Е, или едноставно - насоката на полето, а должината на стрелката е пропорционална на нумеричката вредност на јачината на електричното поле на ова место. Колку е подалеку регионот на просторот од изворот на полето (полнење П), толку е помала должината на векторот на затегнување. Покрај тоа, должината на векторот се намалува како што се оддалечува nпати од некое место во n 2пати, односно обратно пропорционално на квадратот.

Повеќе корисна алаткаВизуелна претстава за векторската природа на електричното поле е употребата на таков концепт како, или едноставно линии на сила. Наместо да се исцртаат безброј векторски стрелки во просторот што го опкружува изворниот полнеж, се покажа корисно да се комбинираат во линии, каде што самите вектори се тангентни на точките на таквите линии.

Како резултат на тоа, тие успешно се користат за претставување на векторската слика на електричното поле. линии на електрично поле, кои излегуваат од полнежи со позитивен знак и внесуваат обвиненија со негативен знак, а исто така се протегаат до бесконечност во просторот. Овој поглед ви овозможува да видите со вашиот ум што е невидливо. на човечкото окоелектрично поле . Сепак, оваа претстава е исто така погодна за гравитационите сили и сите други бесконтактни интеракции на долг дострел.

Моделот на електрични водови вклучува бесконечен број од нив, но исто така висока густинасликите на линиите на теренот ја намалуваат способноста за читање шеми на полиња, така што нивниот број е ограничен со читливост.

Правила за цртање линии на електричното поле

Постојат многу правила за изготвување такви модели на електрични водови. Сите овие правила се создадени со цел да се обезбеди најголема информативна содржина при визуелизација (цртање) на електричното поле. Еден начин е да се прикажат линиите на теренот. Еден од најчестите методи е да се опкружуваат повеќе наелектризирани објекти со повеќе линии, односно со поголема густина на линиите. Предметите со поголем полнеж создаваат посилни електрични полиња и затоа густината (густината) на линиите околу нив е поголема. Колку е изворот поблиску до полнежот, толку е поголема густината на линиите на силата, а колку е поголема големината на полнежот, линиите околу него се погусти.

Второто правило за цртање линии на електричното поле вклучува цртање различен тип на линија, онаа која ги пресекува првите линии на полето нормално. Овој тип на линија се нарекува еквипотенцијални линии, а во волуметрискиот приказ треба да зборуваме за еквипотенцијални површини. Овој тип на линија формира затворени контури и секоја точка на таква еквипотенцијална линија има иста вредносттеренски потенцијал. Кога некоја наелектризирана честичка ќе ја премине таквата нормална далноводилинија (површина), потоа зборуваат за работата што ја врши полнењето. Ако полнењето се движи по еквипотенцијални линии (површини), тогаш иако се движи, не се работи. Наелектризираната честичка, еднаш во електричното поле на друго полнење, почнува да се движи, но во статичкиот електрицитет се земаат предвид само стационарни полнежи. Движењето на полнежите се нарекува електрична струја, а работата може да ја врши носачот на полнење.

Важно е да се запамети тоа линии на електрично полене се сечат, а линиите од друг тип - еквипотенцијални, формираат затворени контури. На местото каде што се сечат два типа прави, тангентите на овие прави се меѓусебно нормални. Така, се добива нешто како крива координатна мрежа, или решетка, чии ќелии, како и точките на пресек на линиите различни типовиго карактеризираат електричното поле.

Испрекинати линии се еквипотенцијални. Линии со стрелки - линии на електрично поле

Електрично поле кое се состои од две или повеќе полнења

За самици индивидуални давачки линии на електрично полепретставуваат радијални зрациоставајќи обвиненија и одење до бесконечност. Каква ќе биде конфигурацијата на линиите на теренот за две или повеќе полнења? За да се изврши таква шема, неопходно е да се запамети дека имаме работа со векторско поле, односно со вектори на јачината на електричното поле. За да ја прикажеме шемата на теренот, треба да ги додадеме напонските вектори од две или повеќе полнења. Добиените вектори ќе го претставуваат вкупното поле од неколку полнежи. Како може да се конструираат линии на терен во овој случај? Важно е да се запамети дека секоја точка на линијата на полето е единствена точкаконтакт со векторот на јачината на електричното поле. Ова произлегува од дефиницијата за тангента во геометријата. Ако од почетокот на секој вектор изградиме нормална во форма на долги линии, тогаш меѓусебното пресекување на многу такви линии ќе ја отслика многу бараната линија на сила.

За попрецизно математичко алгебарско претставување на линиите на силата, потребно е да се извлечат равенки на линиите на силата, а векторите во овој случај ќе ги претставуваат првите изводи, линии од прв ред, кои се тангенти. Оваа задача понекогаш е исклучително сложена и бара компјутерски пресметки.

Пред сè, важно е да се запамети дека електричното поле од многу полнежи е претставено со збирот на векторите на интензитет од секој извор на полнење. Ова основатада се изврши изградба на теренски линии со цел да се визуелизира електричното поле.

Секое полнење воведено во електричното поле доведува до промена, дури и мала, во шемата на линиите на полето. Таквите слики понекогаш се многу привлечни.

Линиите на електричното поле како начин да му помогнат на умот да ја види реалноста

Концептот на електрично поле настанал кога научниците се обиделе да ја објаснат интеракцијата на долг дострел што се случува помеѓу наелектризираните објекти. Концептот на електрично поле првпат го вовел физичарот Мајкл Фарадеј од 19 век. Ова беше резултат на перцепцијата на Мајкл Фарадеј невидлива реалноство форма на слика на теренски линии кои карактеризираат дејство на долг дострел. Фарадеј не размислувал во рамките на едно полнење, туку отишол понатаму и ги проширил границите на својот ум. Тој предложи наелектризираниот предмет (или масата во случај на гравитација) да влијае на просторот и го воведе концептот на поле со такво влијание. Со испитување на таквите полиња, тој можеше да го објасни однесувањето на обвиненијата и со тоа откри многу од тајните на електричната енергија.

За визуелно графичко прикажување на полето, погодно е да се користат линии на сила насочени линии, тангентите на кои во секоја точка се совпаѓаат со насоката на векторот на јачината на електричното поле (сл. 233).

Ориз. 233
Според дефиницијата, линиите на електричното поле имаат голем број на општи својства(споредете со својствата на линиите за проток на течност):
1. Линиите на полето не се сечат (во спротивно, на местото на вкрстување може да се конструираат две тангенти, односно во една точка јачината на полето има две вредности, што е апсурдно).
2. Линиите на сила немаат прекини (на точката на прекин, повторно може да се конструираат две тангенти).
3. Електростатските линии на поле започнуваат и завршуваат со полнење.
Бидејќи јачината на полето се одредува во секоја просторна точка, линијата на полето може да се повлече низ која било просторна точка. Затоа, бројот на линии на сила е бескрајно голем. Бројот на линии што се користат за прикажување на полето најчесто се одредува според уметничкиот вкус на физичарот-уметник. Во некои учебнициСе препорачува да се изгради слика на линиите на теренот така што нивната густина да биде поголема таму каде што јачината на полето е поголема. Ова барање не е строго и не е секогаш изводливо, затоа се повлекуваат линии на сила, задоволувајќи ги формулираните својства 1 − 3 .
Многу е лесно да се конструираат линиите на теренот на полето создадени со точкаст полнеж. Во овој случај, линиите на сила се збир на прави линии што заминуваат (за позитивно) или влегуваат (за негативно) во точката каде што се наоѓа полнењето (сл. 234).

оризот. 234
Ваквите фамилии на теренски линии на полиња со точка на полнење покажуваат дека полнежите се извори на полето, аналогни на изворите и потопите на полето за брзина на флуидот. Подоцна ќе докажеме дека линиите на сила не можат да започнат или завршуваат на оние точки каде што нема обвиненија.
Сликата на линиите на теренот на реалните полиња може да се репродуцира експериментално.
Истурете мал слој во низок сад рицинусово маслои во него истурете мала порција гриз. Ако маслото и житарките се стават во електростатско поле, тогаш зрната гриз (имаат малку издолжена форма) ротираат во насока на јачината на електричното поле и се редат приближно по линиите на сила; по неколку десетици секунди, во чашата се појавува слика од линиите на електричното поле. Некои од овие „слики“ се претставени на фотографии.
Исто така е можно да се извршат теоретски пресметки и изградба на теренски линии. Точно, овие пресметки бараат огромен број пресметки, така што тие всушност (и без многу потешкотии) се вршат со помош на компјутер; најчесто таквите конструкции се изведуваат во одредена рамнина.
Кога се развиваат алгоритми за пресметување на шемата на линиите на теренот, се среќаваат голем број проблеми кои бараат решавање. Првиот таков проблем е пресметувањето на векторот на полето. Во случај на електростатички полиња создадени со дадена дистрибуција на полнеж, овој проблем е решен со користење на Кулонов закон и принципот на суперпозиција. Вториот проблем е методот на конструирање посебна линија. Идејата за наједноставниот алгоритам што го решава овој проблем е сосема очигледна. На мала површина, секоја линија практично се совпаѓа со нејзината тангента, така што треба да конструирате многу сегменти на тангенти на линиите на силата, односно сегменти со кратка должина. л, чија насока се совпаѓа со насоката на полето во дадена точка. За да го направите ова, потребно е, пред сè, да се пресметаат компонентите на векторот на затегнување во дадена точка E x, E yи модулот на овој вектор E = √(E x 2 + E y 2 ). Потоа можете да конструирате краток сегмент, чија насока се совпаѓа со насоката на векторот на јачината на полето. неговите проекции на координатните оски се пресметуваат со помош на формулите што следат од сл. 235:

оризот. 235

Потоа треба да ја повторите постапката, почнувајќи од крајот на конструираниот сегмент. Секако, при имплементирање на ваков алгоритам има и други проблеми кои се повеќе од техничка природа.
На сликите 236 се прикажани линиите на теренот создадени од две точки полнења.


оризот. 236
Знаците на полнежите се означени, на сликите а) и б) обвиненијата се исти во апсолутна вредност, на сл. в), г) се различни - предлагаме сами да одредите кој е подобар. Исто така, сами одредете ги насоките на линиите на теренот во секој случај.
Интересно е да се забележи дека М. Фарадеј ги сметал линиите на електричното поле како вистински еластични цевки кои поврзуваат електрични полнежи едни со други; таквите идеи во голема мера му помогнале да предвиди и објасни многу физички феномени.
Согласете се дека големиот М. Фарадеј беше во право - ако ментално ги замените линиите со еластични гумени ленти, природата на интеракцијата е многу јасна.

Електричниот полнеж е физичка скаларна големина која ја одредува способноста на телата да бидат извор на електромагнетни полиња и да учествуваат во електромагнетната интеракција.

Во затворен систем, алгебарскиот збир на полнежите на сите честички останува непроменет.

(... но не и бројот на наелектризирани честички, бидејќи има трансформации на елементарни честички).

Затворен систем

- систем на честички во кои наелектризираните честички не влегуваат однадвор и не излегуваат.

Кулонов закон

- основниот закон на електростатиката.

Силата на интеракција помеѓу две точки фиксирани наелектризирани тела во вакуум е директно пропорционална

производ на модулите за полнење и е обратно пропорционален на квадратот на растојанието меѓу нив.

Кога телата се сметаат за точки тела? - ако растојанието меѓу нив е многукратно поголемо од големината на телата.

Ако две тела имаат електрични полнежи, тогаш тие комуницираат според законот на Кулон.

Јачина на електричното поле. Принцип на суперпозиција. Пресметка на електростатското поле на систем од зашилени полнежи врз основа на принципот на суперпозиција.

Јачината на електричното поле е векторска физичка големина што го карактеризира електричното поле во дадена точка и е нумерички еднаква на односот на силите делува на неподвижно [тестно полнење поставено на дадена точка на полето, до големината на ова полнење :

Принципот на суперпозиција е еден од најопштите закони во многу гранки на физиката. Во својата наједноставна формулација, принципот на суперпозиција вели:

резултатот од влијанието на неколку надворешни сили врз една честичка е векторскиот збир на влијанието на овие сили.

Најпознатиот принцип е суперпозиција во електростатиката, во која се наведува дека јачината на електростатското поле создадено во дадена точка од систем на полнежи е збирот на јачините на полето на поединечните полнежи.

4. Линии на затегнување (линии на сила) на електричното поле. Проток на вектор на напнатост. Густина на далноводи.

Електричното поле е претставено со помош на линии на сила.

Линиите на теренот ја означуваат насоката на силата што дејствува на позитивно полнење во дадена точка на полето.

Својства на линиите на електричното поле

Линиите на електричното поле имаат почеток и крај. Почнуваат на позитивни полнежи, а завршуваат на негативни.

Линиите на електричното поле се секогаш нормални на површината на проводникот.

Распределбата на линиите на електричното поле ја одредува природата на полето. Полето може да биде радијална(ако линиите на сила излегуваат од една точка или се спојуваат во една точка), хомогена(ако линиите на полето се паралелни) и хетерогени(ако линиите на полето не се паралелни).

9.5. Векторски флукс на јачината на електричното поле. Гаусова теорема

Како и со секое векторско поле, важно е да се земат предвид својствата на проток на електричното поле. Флуксот на електричното поле е дефиниран традиционално.

Дозволете ни да избереме мала површина со површина Δ С, чија ориентација е одредена со единечниот нормален вектор (сл. 157).

Во рамките на мала област, електричното поле може да се смета за униформно, потоа флуксот на векторот на интензитет Δ Ф E се дефинира како производ од областа на локацијата и нормалната компонента на векторот на затегнување

Каде - скаларен производ на вектори и ; Е n е компонентата на векторот на напнатост нормална на локацијата.

Во произволно електростатско поле, протокот на векторот на интензитет низ произволна површина се одредува на следниов начин (сл. 158):

Површината е поделена на мали површини Δ С(што може да се смета за рамно);

Се одредува векторот на напнатост на оваа локација (што може да се смета за константно во рамките на локацијата);

Се пресметува збирот на протоците низ сите области на кои е поделена површината

Оваа сума се нарекува проток на векторот на јачината на електричното поле низ дадена површина.

Континуираните прави чии тангенти во секоја точка низ која минуваат се совпаѓаат со векторот на напнатост се нарекуваат линии на електрично поле или линии за затегнување.
Густината на линиите е поголема таму каде што јачината на полето е поголема. Линиите на сила на електричното поле создадени од стационарни полнежи не се затворени: тие започнуваат со позитивни полнежи и завршуваат со негативни. Се нарекува електрично поле чија јачина е иста во сите точки во вселената хомогена.Густината на линиите е поголема во близина на наелектризираните тела, каде што напнатоста е поголема. Линиите на сила на истото поле не се сечат.Секое полнење во електричното поле е под влијание на сила. Ако полнежот се движи под влијание на оваа сила, тогаш електричното поле функционира. Работата на силите за придвижување на полнежот во електростатско поле не зависи од траекторијата на полнежот и се определува само од положбата на почетната и крајната точка.Да земеме во предвид еднообразно електрично поле формирано од рамни плочи наполнети различно. Јачината на полето е иста во сите точки. Нека точкаст полнеж q се движи од точката A до точката B по кривата L. Кога полнежот се движи со мала количина D L, работата е еднаква на производот на големината на силата според големината на поместувањето и косинусот на агол меѓу нив, или, што е ист, производ на големината на точката полнење според полињата на интензитет и на проекцијата на векторот на поместување на насоката на векторот на затегнување. Ако ја пресметаме вкупната работа на поместување на полнежот од точката A до точката B, тогаш таа, без оглед на обликот на кривата L, ќе биде еднаква на работата на движењето на полнежот q по линијата на полето до точката B 1. Работата на движење од точката B 1 до точката B е нула, бидејќи векторот на сила и векторот на поместување се нормални.

5. Гаусова теорема за електричното поле во вакуум

Општа формулација: Вектор на проток јачина на електричното полепреку која било произволно избрана затворена површина е пропорционална на она што е содржано внатре во оваа површина Електрично полнење.

GHS	SI

Овој израз ја претставува теоремата на Гаус во интегрална форма.

Коментар: протокот на векторот на затегнување низ површината не зависи од распределбата на полнежот (распоред на полнење) внатре во површината.

Во диференцијална форма, теоремата на Гаус е изразена на следниов начин:

GHS	SI

Еве ја волуметриската густина на полнеж (во случај на присуство на медиум, вкупната густина на слободни и врзани полнежи), и - обла оператор.

Гаусовата теорема може да се докаже како теорема во електростатиката врз основа на Куломовиот закон ( Види подолу). Формулата, сепак, е вистинита и во електродинамиката, иако во неа најчесто не делува како докажлива теорема, туку делува како постулирана равенка (во оваа смисла и контекст пологично е да се нарече Гаусовиот закон .

6. Примена на Гаусовата теорема за пресметување на електростатското поле на рамномерно наполнета долга нишка (цилиндар)

Поле на рамномерно наполнет бесконечен цилиндар (нишка). Бесконечен цилиндар со радиус R (сл. 6) е рамномерно наполнет линеарна густинаτ (τ = –dQ/dt полнење по единица должина). Од размислувањата за симетријата, гледаме дека линиите на затегнување ќе бидат насочени по радиусите на кружните делови на цилиндерот со еднаква густина во сите правци во однос на оската на цилиндерот. Дозволете ни ментално да конструираме како затворена површина коаксијален цилиндар со радиус r и висина л. Вектор на проток Ениз краевите на коаксијалниот цилиндар е еднаков на нула (краевите и линиите за затегнување се паралелни), а преку страничната површина е еднаква на 2πr л E. Користејќи ја Гаусовата теорема, за r>R 2πr л E = τ л/ε 0 , од каде (5) Ако р

7. Примена на Гаусовата теорема за пресметување на електростатското поле на рамномерно наелектризирана рамнина

Поле на рамномерно наполнета бесконечна рамнина. Бесконечна рамнина (сл. 1) е наполнета со константа густина на површината+σ (σ = dQ/dS - полнење по единица површина). Линиите на затегнување се нормални на оваа рамнина и насочени од неа во секоја насока. Да земеме како затворена површина цилиндар, чии основи се паралелни на наелектризираната рамнина и оската е нормална на неа. Бидејќи генератриките на цилиндерот се паралелни со линиите на јачината на полето (cosα = 0), флуксот на векторот на интензитет низ страничната површина на цилиндерот е нула, а вкупниот флукс низ цилиндерот е еднаков на збирот на флуксира низ неговите основи (областите на основите се еднакви и за основата E n се совпаѓа со E), т.е. еднаква на 2ES. Полнењето што се содржи во конструираната цилиндрична површина е еднакво на σS. Според Гаусовата теорема, 2ES=σS/ε 0, од ​​која (1) Од формулата (1) произлегува дека E не зависи од должината на цилиндерот, т.е. јачината на полето на кое било растојание е еднаква по големина, во други зборови, поле на рамномерно наполнета рамнина хомогено.

8. Примена на Гаусовата теорема при пресметување на електростатското поле на рамномерно наелектризирана сфера и волуметриски наелектризирана топка.

Поле на рамномерно наелектризирана сферична површина. Сферична површина со радиус R со вкупно полнење Q е рамномерно наполнета густина на површината+σ. Бидејќи Полнењето се распределува рамномерно по површината; полето што го создава има сферична симетрија. Тоа значи дека линиите за затегнување се насочени радијално (сл. 3). Ајде ментално да нацртаме сфера со радиус r, која има заеднички центар со наелектризирана сфера. Ако r>R,ro целиот полнеж Q влегува во површината, што го создава полето што се разгледува и, според теоремата на Гаус, 4πr 2 E = Q/ε 0, од ​​каде (3) За r>R, полето се намалува со растојанието r според истиот закон како и за точкаст полнеж. Зависноста на E од r е прикажана на сл. 4. Ако r"

Поле на волуметриски наполнета топка. Сфера со радиус R со вкупен полнеж Q е наполнета рамномерно волуменска густинаρ (ρ = dQ/dV – полнење по единица волумен). Земајќи ги предвид размислувањата за симетрија слични на точка 3, може да се докаже дека за јачината на полето надвор од топката ќе се добие истиот резултат како во случајот (3). Внатре во топката, јачината на полето ќе биде различна. Сфера на радиус r"

9. Работа на силите на електричното поле при движење на полнеж. Теорема за циркулација на јачината на електричното поле.

Елементарната работа извршена со сила F при поместување на точкаст електричен полнеж од една точка на електростатското поле во друга по должина на сегментот на патеката е, по дефиниција, еднаква на

каде е аголот помеѓу векторот на сила F и насоката на движење. Ако работата ја вршат надворешни сили, тогаш dA0. Интегрирајќи го последниот израз, добиваме дека работата против теренските сили при движење на тест полнеж од точката „а“ до точката „б“ ќе биде еднаква на

каде е Кулоновата сила која делува на испитното полнење во секоја точка од полето со интензитет E. Потоа работата

Нека полнежот се движи во полето на полнеж q од точката „a“, оддалечен од q на растојание, до точката „b“, оддалечен од q на растојание (сл. 1.12).

Како што може да се види од сликата, тогаш добиваме

Како што беше споменато погоре, работата на силите на електростатското поле извршена против надворешните сили е еднаква по големина и спротивна по знак на работата на надворешните сили, затоа

Теорема за циркулација на електричното поле.

НапнатостИ потенцијал- тоа се две карактеристики на ист објект - електричното поле, затоа мора да постои функционална врска меѓу нив. Навистина, работата на теренот ги тера да придвижат полнеж qод една до друга точка во просторот може да се претстави на два начина:

Од каде произлегува дека

Ова е она што го барате поврзувањепомеѓу интензитетот и потенцијалот на електричното поле во диференцијалформа.

- вектор насочен од точка со помал потенцијал до точка со поголем потенцијал (сл. 2.11).

, .

Сл.2.11. Вектори И градφ. .

Од својството на потенцијалност на електростатското поле следува дека работата на силите на полето долж затворена јамка (φ 1 = φ 2) е еднаква на нула:

за да можеме да пишуваме

Последната еднаквост ја одразува суштината второ главна теоремаелектростатика - теореми за циркулација на електричното поле , според кој циркулација на теренот заедно на произволна затворена контура е еднаква на нула.Оваа теорема е директна последица потенцијалност електростатско поле.

10. Потенцијал на електрично поле. Односот помеѓу потенцијалот и напнатоста.

Електростатски потенцијал(исто така види Кулонов потенцијал ) - скаларен енергијакарактеристика електростатско поле, карактеризирајќи потенцијална енергијаполето кое сингл наплаќаат, поставен на дадена точка во полето. Единица за мерењезатоа потенцијалот е мерна единица работа, поделено со мерна единица наплаќаат(за кој било систем на единици; повеќе за мерните единици - Види подолу).

Електростатски потенцијал- посебен термин за можна замена за општиот поим електродинамика скаларен потенцијал во посебен случај електростатика(историски, прво се појавил електростатскиот потенцијал, а скаларниот потенцијал на електродинамиката е негова генерализација). Употреба на терминот електростатички потенцијалодредува присуство на електростатички контекст. Ако таквиот контекст е веќе очигледен, тие често едноставно зборуваат потенцијалбез квалификациони придавки.

Електростатскиот потенцијал е еднаков на односот потенцијална енергијаинтеракција наплаќаатсо полето до големината на ова полнење:

Јачина на електростатско полеа потенцијалот се поврзани со релацијата

или обратно :

Еве - обла оператор , односно на десната страна на еднаквоста има минус градиентпотенцијал - вектор со компоненти еднакви на делумен дериватод потенцијалот долж соодветните (правоаголни) Декартови координати, земени со спротивен знак.

Користејќи ја оваа релација и Гаусова теоремаза јачината на полето, лесно е да се види дека електростатскиот потенцијал задоволува Поасонова равенка. Во системските единици SI:

каде е електростатскиот потенцијал (во волти), - волуметриски густина на полнење(В приврзоцина кубен метар), а - вакуум (во фарадина метар).

11. Енергија на систем на неподвижни точки електрични полнежи.

Енергија на систем на стационарни точки полнежи. Како што веќе знаеме, силите на електростатската интеракција се конзервативни; Тоа значи дека системот на полнежи има потенцијална енергија. Ќе ја бараме потенцијалната енергија на систем од два стационарни точки полнежи Q 1 и Q 2, кои се наоѓаат на растојание r едни од други. Секој од овие полнежи во полето на другиот има потенцијална енергија (ја користиме формулата за потенцијалот на осамено полнење): каде φ 12 и φ 21 се, соодветно, потенцијалите што се создаваат од полнежот Q 2 во точката каде што се наоѓа полнежот Q 1 и од полнежот Q 1 на местото каде што се наоѓа полнежот Q 2. Според, и затоа W 1 = W 2 = W и Со додавање на обвиненијата Q 3, Q 4, ... на нашиот систем од два полнежи едноподруго, можеме да докажеме дека во случај на n стационарни полнежи, енергијата на интеракцијата на системот на точки наплаќања е еднаков на (1) каде φ i е потенцијалот што се создава во точката каде што полнежот Q i се наоѓа од сите полнежи освен i-тото.

12. Дипол во електрично поле. Поларни и неполарни молекули. Поларизација на диелектриците. Поларизација. Фероелектрика.

Ако поставите диелектрик во надворешно електрично поле, тој ќе стане поларизиран, т.е., ќе добие ненулти диполен момент pV = ∑pi, каде што pi е диполен момент на една молекула. За да се добие квантитативен опис на поларизацијата на диелектрикот, се воведува векторска количина - поларизација, која се дефинира како диполен момент по единица волумен на диелектрикот:

Од искуство е познато дека за голема класа на диелектрици (со исклучок на фероелектриците, видете подолу) поларизацијата P зависи линеарно од јачината на полето E. Ако диелектрикот е изотропен и Е не е нумерички преголем, тогаш

Фероелектрика- диелектрици кои имаат спонтана (спонтана) поларизација во одреден температурен опсег, односно поларизација во отсуство на надворешно електрично поле. Фероелектриката ја вклучува, на пример, солта на Рошел NaKC 4 H 4 O 6 4H 2 O, детално проучувана од I. V. Kurchatov (1903-1960) и P. P. Kobeko (1897-1954) (од каде што е изведено ова име) и бариум титанат BaTiO 3 .

Поларизација на диелектриците- феномен поврзан со ограничено поместување на поврзани давачкиВ диелектрикили со вртење на струја диполи, обично под влијание на надворешни електрично поле, понекогаш под влијание на други надворешни сили или спонтано.

Поларизацијата на диелектриците се карактеризира со вектор на електрична поларизација . Физичкото значење на векторот на електрична поларизација е диполен момент, по единица волумен на диелектрикот. Понекогаш векторот на поларизација накратко се нарекува едноставно поларизација.

Електричен дипол- идеализиран електрично неутрален систем кој се состои од точка и еднаква по апсолутна вредност позитивни и негативни електрични полнежи.

Со други зборови, електричен дипол е комбинација од два еднакви во апсолутна вредност спротивставени точки полнежи кои се наоѓаат на одредено растојание едни од други.

Производот на векторот спроведен од негативен полнеж во позитивен со апсолутната вредност на полнежот се нарекува диполен момент:

Во надворешното електрично поле, момент на сила делува на електричниот дипол, кој има тенденција да го ротира така што диполниот момент се врти по правецот на полето.

Потенцијалната енергија на електричниот дипол во (константно) електрично поле е еднаква на (Во случај на нерамномерно поле, тоа значи зависност не само од моментот на диполот - неговата големина и насока, туку и од локацијата , точката на локацијата на диполот).

Далеку од електричниот дипол, неговиот интензитет електрично полесе намалува со растојанието, односно побрзо од точка полнење ().

Секој генерално електрично неутрален систем што содржи електрични полнежи, во одредено приближување (т.е. всушност во приближување на дипол) може да се смета како електричен дипол со момент каде што е полнежот на тиот елемент и е неговиот радиус вектор. Во овој случај, приближувањето на диполот ќе биде точно ако растојанието на кое се проучува електричното поле на системот е големо во споредба со неговите карактеристични димензии.

Поларни супстанцииВ хемијата - супстанции, молекуликои ги имаат електричен диполен момент. Поларните супстанции, во споредба со неполарните, се карактеризираат со високи диелектричната константа(повеќе од 10 во течна фаза), зголемен температура на вриењеИ температура на топење.

Диполниот момент обично се јавува поради различни електронегативносткомпоненти на молекулата атоми, поради што комуникацииво молекулата се стекнуваат поларитет. Меѓутоа, за да се добие диполен момент, не е потребен само поларитетот на врските, туку и нивниот соодветен локација во вселената. Молекули со форма слична на молекулите метанотили јаглерод диоксид, се неполарни.

Поларна растворувачинајволно се раствораатполарните супстанции, а исто така имаат способност солватјони. Примери за поларен растворувач се вода, алкохолии други супстанции.

13. Јачина на електричното поле во диелектриците. Електрична пристрасност. Гаусова теорема за полето во диелектриката.

Јачината на електростатското поле, според (88.5), зависи од својствата на медиумот: во хомогена изотропна средина, јачината на полето Ее обратно пропорционална на . Вектор на тензија Е, минувајќи низ границата на диелектриците, претрпува нагла промена, а со тоа создава непријатности при пресметувањето на електростатските полиња. Затоа, се покажа дека е неопходно, покрај векторот на интензитет, да се карактеризира полето вектор на електрично поместување,што за електрично изотропна средина, по дефиниција, е еднаква на

Користејќи ги формулите (88.6) и (88.2), векторот на електричното поместување може да се изрази како

Единицата за електрично поместување е кулон по метар на квадрат (C/m2).

Ајде да размислиме со што може да се поврзе векторот на електричното поместување. Врзаните полнежи се појавуваат во диелектрик во присуство на надворешно електростатско поле создадено од систем на слободни електрични полнежи, односно во диелектрик дополнителното поле на врзани полнежи е надредено на електростатското поле на слободни полнежи. Поле за резултатво диелектрик е опишан со векторот на напонот Е, и затоа зависи од својствата на диелектрикот. Вектор Дго опишува создаденото електростатско поле бесплатни трошоци.Сепак, врзаните полнежи што се појавуваат во диелектрикот можат да предизвикаат прераспределба на бесплатните трошоци што го создаваат полето. Затоа векторот Дго карактеризира создаденото електростатско поле бесплатни трошоци(т.е. во вакуум), но со таква дистрибуција во просторот каков што има во присуство на диелектрик.

Исто како теренот Е, Поле Дприкажан со користење електрични водови за поместување,чија насока и густина се одредуваат на ист начин како и за затегнувачките линии (види §79).

Векторски линии Е може да започне и да заврши на какви било трошоци - слободни и врзани, додека векторските линии Д - само со бесплатни трошоци. Низ полињата каде што се наоѓаат врзаните полнежи, векторските линии Дпомине без прекин.

Бесплатно затворенаповршини Свекторски тек Дниз оваа површина

Каде Д n- векторска проекција Дво нормала nдо локацијата г С.

Гаусова теоремаЗа електростатско поле во диелектрик:

(89.3)

т.е. бесплатноелектрични полнежи. Во оваа форма, теоремата на Гаус е валидна за електростатското поле и за хомогени и изотропни и за нехомогени и анизотропни медиуми.

За вакуум Д n =  0 Е n ( =1), потоа флуксот на векторот на затегнување Ениз произволна затворена површина (сп. (81.2)) е еднаква на

Од теренските извори Ево медиумот има и слободни и врзани полнежи, потоа Гаусовата теорема (81.2) за полето Ево најопштата форма може да се запише како

каде се, соодветно, алгебарските збирови на слободни и врзани полнежи покриени со затворена површина С. Сепак, оваа формула е неприфатлива за опишување на полето Ево диелектрик, бидејќи ги изразува својствата на непознато поле Епреку придружните давачки кои, пак, се определуваат со него. Ова уште еднаш ја докажува изводливоста за воведување вектор на електрично поместување.

. Јачина на електричното поле во диелектрик.

Во согласност со принцип на суперпозицијаЕлектричното поле во диелектрик е векторска сума на надворешното поле и полето на поларизациските полнежи (сл. 3.11).

или по апсолутна вредност

Гледаме дека јачината на полето во диелектрик е помала отколку во вакуум. Со други зборови, секој диелектрик слабеенадворешно електрично поле.

Сл.3.11. Електрично поле во диелектрик.

Индукција на електрично поле , каде , , т.е. Од друга страна, од каде го наоѓаме тоа ε 0 Е 0 = ε 0 εEи, според тоа, јачината на електричното поле во изотропнидиелектрикот има:

Оваа формула открива физичко значењедиелектрична константа и покажува дека јачината на електричното поле во диелектрикот е пати помалкуотколку во вакуум. Ова води до едноставно правило: за да се напишат формулите на електростатиката во диелектрик, потребно е во соодветните формули на вакуумска електростатика до атрибут .

Особено, Кулонов законво скаларна форма ќе биде напишано како:

14. Електричен капацитет. Кондензатори (рамни, сферични, цилиндрични), нивните капацитети.

Кондензаторот се состои од два спроводници (плочи) кои се одделени со диелектрик. На капацитетот на кондензаторот не треба да влијаат околните тела, затоа проводниците се обликувани на таков начин што полето создадено од акумулираните полнежи е концентрирано во тесен јаз помеѓу плочите на кондензаторот. Овој услов го задоволуваат: 1) две рамни плочи; 2) две концентрични сфери; 3) два коаксијални цилиндри. Затоа, во зависност од обликот на плочите, кондензаторите се поделени на рамни, сферични и цилиндрични.

Бидејќи полето е концентрирано во кондензаторот, линиите на интензитет започнуваат на едната плоча, а завршуваат на другата, затоа слободните полнежи што се појавуваат на различни плочи се еднакви по големина и спротивни по знак. Под капацитеткондензаторот се подразбира како физичка количина еднаква на односот на полнежот Q акумулиран во кондензаторот до потенцијалната разлика (φ 1 - φ 2) помеѓу неговите плочи: (1) Да ја најдеме капацитивноста на рамен кондензатор, кој се состои од две паралелни метални плочи со површина S секоја, лоцирани на растојание d една од друга и имаат полнежи +Q и –Q. Ако претпоставиме дека растојанието помеѓу плочите е мало во споредба со нивните линеарни димензии, тогаш ефектите на рабовите на плочите може да се занемарат и полето помеѓу плочите може да се смета за еднолично. Може да се најде со помош на формулата за потенцијалот на полето на две бесконечни паралелни спротивно наелектризирани рамнини φ 1 -φ 2 =σd/ε 0. Имајќи го предвид присуството на диелектрик помеѓу плочите: (2) каде ε е диелектричната константа. Потоа од формулата (1), заменувајќи го Q=σS, земајќи ја во предвид (2), наоѓаме израз за капацитивност на рамен кондензатор: (3) Да се ​​определи капацитетот на цилиндричен кондензатор, кој се состои од два шупливи коаксијални цилиндри со радиуси r 1 и r 2 (r 2 > r 1), едното се вметнува во другото, повторно занемарувајќи ги ефектите на рабовите, сметаме дека полето е радијално симетрично и дејствува само помеѓу цилиндричните плочи. Ја пресметуваме потенцијалната разлика помеѓу плочите користејќи ја формулата за потенцијална разлика во полето на рамномерно наполнет бесконечен цилиндар со линеарна густина τ =Q/ л (л- должина на облогите). Ако има диелектрик помеѓу плочите, потенцијалната разлика е (4) Заменувајќи го (4) во (1), наоѓаме израз за капацитетот на цилиндричниот кондензатор: (5) Да се ​​најде капацитетот на сферичниот кондензатор, кој се состои од две концентрични плочи разделени со сферичен слој од диелектрик, ја користиме формулата за потенцијална разлика помеѓу две точки кои лежат на растојанија r 1 и r 2 (r 2 > r 1) од центарот на наелектризираната сферична површина. Ако има диелектрик помеѓу плочите, потенцијалната разлика (6) Заменувајќи го (6) во (1), добиваме

Електричен капацитет- карактеристика на проводник, мерка за неговата способност да се акумулира Електрично полнење. Во теоријата на електрични кола, капацитивност е меѓусебната капацитивност помеѓу два проводници; параметар на капацитивен елемент на електрично коло, претставен во форма на мрежа со два терминали. Овој капацитет е дефиниран како однос на големината на електричниот полнеж спрема потенцијална разликапомеѓу овие спроводници.

Во системот SIкапацитетот се мери во фаради. Во системот GHSВ сантиметри.

За еден проводник, капацитетот е еднаков на односот на полнежот на проводникот и неговиот потенцијал, под претпоставка дека сите други проводници бескрајноотстранети и дека потенцијалот на точката во бесконечност се зема за нула. Во математичка форма, оваа дефиниција ја има формата

Каде - наплаќаат, - потенцијал на проводник.

Капацитетот се одредува според геометриските димензии и обликот на проводникот и електричните својства на околината (неговата диелектрична константа) и не зависи од материјалот на проводникот. На пример, капацитетот на спроводлива топка со радиус Реднакви (во SI системот):

Каде ε 0 - електрична константа, ε - .

Концептот на капацитивност, исто така, се однесува на систем на проводници, особено на систем од два одвоени проводници диелектрикили вакуум, - До кондензатор. Во овој случај меѓусебна капацитивностод овие спроводници (кондензаторски плочи) ќе бидат еднакви на односот на полнежот акумулиран од кондензаторот до потенцијалната разлика помеѓу плочите. За кондензатор со паралелна плоча, капацитетот е еднаков на:

Каде С- површина од една плоча (се претпоставува дека се еднакви), г- растојание помеѓу плочите, ε - релативна диелектрична константасредина помеѓу плочите, ε 0 = 8,854·10 -12 F/m - електрична константа.

Кондензатор(од лат. кондензираат- „компактен“, „задебелен“) - двотерминална мрежасо одредено значење контејнерии низок омски спроводливост; уред за складирање наплаќаати енергијата на електричното поле. Кондензаторот е пасивна електронска компонента. Обично се состои од две електроди во облик на плоча (наречени облоги), одвоени диелектрик, чија дебелина е мала во споредба со големината на плочите.

15. Поврзување на кондензатори (паралелни и сериски)

Во прилог на она што е прикажано на сл. 60 и 61, како и на сл. 62, а за паралелно поврзување на кондензатори, во кои сите позитивни и сите негативни плочи се поврзани една со друга, понекогаш кондензаторите се поврзани во серија, т.е., така што негативната плоча Ориз. 62. Поврзување на кондензатори: а) паралелно; б) секвенцијаленпрвиот кондензатор беше поврзан со позитивната плоча на втората, негативната плоча на втората со позитивната плоча на третата итн. (Слика 62, б). Во случај на паралелна врска, сите кондензатори се наполнети со иста потенцијална разлика U, но полнењата на нив може да бидат различни. Ако нивните капацитети се еднакви на C1, C2,..., Cn, тогаш соодветните полнежи ќе бидат Вкупниот полнеж на сите кондензатори и, според тоа, капацитетот на целиот систем на кондензатори (35.1) Значи, капацитетот на групата на паралелно поврзани кондензатори е еднаков на збирот на капацитетите на поединечните кондензатори. Во случај на сериски поврзани кондензатори (слика 62, б), полнењата на сите кондензатори се еднакви. Навистина, ако поставиме, на пример, полнење +q на левата плоча на првиот кондензатор, тогаш поради индукција на неговата десна плоча ќе се појави полнење -q, а на левата плоча на втор кондензатор. Присуството на ова полнење на левата плоча на вториот кондензатор, повторно поради индукција, создава полнеж -q на неговата десна плоча, а полнеж +q на левата плоча на третиот кондензатор итн. Така, полнењето на секој од сериски поврзаните кондензатори е еднаков на q. Напонот на секој од овие кондензатори се одредува според капацитетот на соодветниот кондензатор: каде Ci е капацитетот на еден кондензатор. Вкупниот напон помеѓу надворешните (слободни) плочи на целата група кондензатори.Затоа, капацитетот на целиот кондензаторски систем се одредува со изразот (35.2) Од оваа формула е јасно дека капацитетот на група сериски поврзани кондензатори е секогаш помал од капацитетот на секој од овие кондензатори поединечно.

16. Енергија на електричното поле и нејзината волуметриска густина.

Енергија на електричното поле.Енергијата на наполнетиот кондензатор може да се изрази во однос на количини што го карактеризираат електричното поле во јазот помеѓу плочите. Ајде да го направиме ова користејќи го примерот на рамен кондензатор. Заменувајќи го изразот за капацитивност во формулата за енергија на кондензаторот се добива

Приватен У / геднаква на јачината на полето во јазот; работа С· гго претставува волуменот Вокупирана од теренот. Оттука,

Ако полето е униформно (што е случај со рамен кондензатор на растојание гмногу помала од линеарните димензии на плочите), тогаш енергијата содржана во неа се дистрибуира во просторот со постојана густина w. Потоа волуметриска густина на енергијаелектричното поле е еднакво

Земајќи ја предвид врската, можеме да пишуваме

Во изотропниот диелектрик, насоките на векторите ДИ Есе совпаѓаат и го замениме изразот , добиваме

Првиот термин во овој израз се совпаѓа со густината на енергијата на полето во вакуум. Вториот термин ја претставува енергијата потрошена за поларизација на диелектрикот. Дозволете ни да го покажеме ова користејќи го примерот на неполарен диелектрик. Поларизацијата на неполарниот диелектрик е дека полнежите што ги сочинуваат молекулите се поместени од нивните позиции под влијание на електрично поле Е. По единица волумен на диелектрик, работа потрошена за поместување на полнењата qјас по вредност d рјас, е

Изразот во загради е диполен момент по единица волумен или поларизација на диелектрикот Р. Оттука,. Вектор Пповрзани со вектор Есооднос Заменувајќи го овој израз во формулата за работа, добиваме

Откако ја извршивме интеграцијата, ја одредуваме работата потрошена на поларизација на единица волумен на диелектрикот

Знаејќи ја густината на енергијата на полето во секоја точка, можете да ја најдете енергијата на полето содржана во кој било волумен В. За да го направите ова, треба да го пресметате интегралот:

17. Директна електрична струја, нејзините карактеристики и услови на постоење. Омовиот закон за хомоген пресек на коло (интегрални и диференцијални форми)

За постоење на постојана електрична струја, неопходно е присуство на слободни наелектризирани честички и присуство на извор на струја. во која секој вид на енергија се претвора во енергија на електрично поле.

Тековен извор - уред во кој секаков вид на енергија се претвора во енергија на електрично поле. Во извор на струја, надворешните сили дејствуваат на наелектризираните честички во затворено коло. Причините за појава на надворешни сили во различни извори на струја се различни. На пример, во батериите и галванските ќелии, надворешните сили се јавуваат поради појава на хемиски реакции, во генераторите на електрани тие се појавуваат кога проводникот се движи во магнетно поле, во фотоелементите - кога светлината делува на електроните во металите и полупроводниците.

Електромоторна сила на тековниот извор е односот на работата на надворешните сили до количината на позитивен полнеж пренесен од негативниот пол на тековниот извор до позитивниот.