Электрический заряд

Напряженность электрического поля
Напряженность электрического поля – силовая характеристика точки электрического поля. Измеряется силой, с которой поле действует на единичный положительный заряд qпр, внесенный в заданную точку поля.
Векторная величина, направление совпадает с направлением силы F, действующей на положительный заряд в заданной точке.
Модуль вектора напряженности: E = F / qпр
+
+
qпр
F
+
qпр
F
+
qпр
F
+
qпр
F

Линии напряженности электрического поля
+
Линия напряженности электрического поля – линия, в каждой точке которой вектор напряженности поля направлен по касательной.
-
Линия напряженности электрического поля:
нигде не пересекаются
между зарядами нигде не прерываются
имеют начало на положительном заряде и конец на отрицательном (или в бесконечности)

Работа электрического поля
Работа электрического поля при перемещении заряда:
A = Q E S cosα
Q – заряд, Е – напряженность поля, S – модуль вектора перемещения, α – угол между векторами перемещения и напряженностью
Работа сил электростатического поля при перемещении заряда не зависит от формы пути.
Работа сил электростатического поля при перемещении заряда зависит от взаимного расположения начальной и конечной точек траектории
Работа, совершаемая по замкнутому контуру равна 0
Работа, совершаемая электрическими силами, равна изменению потенциальной энергии перемещаемого заряда
α
S
E
F

Потенциал поля
В любой точке поля потенциальная энергия заряда численно равна работе, которую необходимо затратить на перемещение заряда в эту точку: П = ϕ Q
ϕ – электрический потенциал поля, характеризует потенциальную энергию, которой обладал бы положительный единичный заряд, помещенный в данную точку поля.
r
A
ϕA = Q / 4πε r
Q

Разность потенциалов
Работа сил поля по перемещению заряда из точки А в точку В:
А = П1 – П2 = Q ( ϕ1 – ϕ2) =Q Δϕ
Δϕ – разность потенциалов (напряжение между двумя точками U = ϕ1 – ϕ2)
Единица измерения 1 В = 1 Дж / Кл
A = qпр U
A = F d = qпрE d
E = U / d [ В/м]
В однородном поле пробный заряд перемещается от одной заряженной пластины до другой на расстояние d:

Электрическая емкость. Конденсаторы
При увеличении заряда Q на проводнике пропорционально возрастает потенциал проводника: Q = C ϕ
Электрическая емкость проводника – физическая величина, характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд
Единица измерения Фарад(а): 1 Ф = 1 Кл / 1 В
d
S
Конструкция простейшего конденсатора

Конденсаторы
Условное графическое изображение
Конденсатор постоянной емкости
Конденсатор переменной емкости
Подстроечный конденсатор
Полярный конденсатор
С2
С1
СΣ = С1 + С2
С2
С1
1 / СΣ = 1 / С1 + 1 / С2
Параллельное соединение
Последовательное соединение

Цепь постоянного тока. Сила тока
Электрический ток – направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц
Источник тока – устройство, обеспечивающее возникновение электрического тока
Сила тока – скалярная величина, равная отношению количества электричества ΔQ, которое за время Δt переносится через данное сечение проводника, ко времени Δt: I = ΔQ / Δt
I = Q / t
Плотность тока – векторная величина. Вектор направлен вдоль направления тока, модуль равен: j = I / S , S – площадь сечения проводника
1 А = 1 Кл /1 с

Закон Ома
I = U / R
Для участка цепи
Падение напряжения на элементе цепи: U = I R

Электрическое сопротивление
Электрическое сопротивление – величина, характеризующая противодействие протеканию электрического тока в проводнике
Единица измерения Ом: 1 Ом = 1 В / 1 А
Постоянный резистор
Переменный резистор
Подстроечный резистор
Терморезистор
R2
R1
RΣ = R1 + R2
R2
R1
1 / RΣ = 1 / R1 + 1 / R2
Параллельное соединение
Последовательное соединение
Условное графическое изображение
Проводимость: 1 См = 1 / 1 Ом
R = ρ l /S

Электрическое сопротивление
Зависимость сопротивления от материала R = ρ l /S
Зависимость сопротивления от температуры ρ = ρ0 (1 + αt),
ρ0 – удельное сопротивление при t = 0
α – температурный коэффициент сопротивления
Термисторы. Позисторы.
Проводимость чистых металлов при нагревании уменьшается, при охлаждении увеличивается
Сверхпроводимость. Сопротивление проводников падает практически до 0 при температурах близких к абсолютному нулю.

Расчет электрических цепей
R1
R2
R3
R4
I1
I2
I3
I4
U1
U4
U3
U2
I1 = I2 = I3 = I4
U = U1 + U2 + U3 + U4
R = R1 + R2 + R3 + R4
A
B
При последовательном соединении электронных компонентов сила тока во всех участках цепи одинакова, а напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках:

Расчет электрических цепей
R1
R2
R3
R4
I1
I2
I3
I4
U1
U4
U3
U2
U1 = U2 = U3 = U4
I Σ = I1 + I2 + I3 + I4
G Σ = G1 + G2 + G3 + G4
1/ R Σ = 1/R1 + 1 / R2 + 1/R3 + 1/R4
При параллельном соединении электронных компонентов напряжение на всех участках цепи одинаково, а ток равен сумме токов во всех ветвях
IΣ

Расчет электрических цепей
R1
R2
R3
R4
I1
I3
Ветвь – часть электрической цепи, в которой течет один и тот же ток
Узел – соединение трех и более ветвей
Контур – последовательность ветвей, образующая замкнутый путь для электрического тока
a
b
c
d
g
f
e
h