Сборник задач по общему курсу физики - Волькенштейн В.С.
Скачать (прямая ссылка):
132
до i/a=l,8 кВ. Найти поверхностную плотность связанных зарядов асв на диэлектрике и диэлектрическую восприимчивость х диэлектрика.
9.129. Пространство между пластинами плоского конденсатора объемом У=20 см3 заполнено диэлектриком (е= =5). Пластины конденсатора присоединены к источнику напряжения. При этом поверхностная плотность связанных зарядов на диэлектрике осв=8,35 мкКл/м2. Какую работу А надо совершить против сил электрического поля, чтобы удалить диэлектрик из конденсатора? Задачу решить, если удаление диэлектрика производится: а) до отключения источника напряжения; б) после отключения источника напряжения.
§ 10. Электрический ток
Сила тока (ток) / численно равна количеству электричества, проходящему через поперечное сечение проводника в единицу времени:
Если сила тока /=ctmst, то -
Плотность электрического тока
где S — площадь поперечного сечения проводника.
Ток, текущий по участку однородного проводника, подчиняется закону Ома
где U — разность потенциалов на концах участка, R — сопротивление этого участка. -
Сопротивление проводника
R = p ~S = oS‘
где р — удельное сопротивление, а — удельная проводимость, / — длина и S — площадь поперечного сечения проводника.
Удельное сопротивление металлов зависит от температуры следующим образом: -
Pt—-Ро 0+я<),
' J3.1
Где р*—удельно? сопротивление при 4—0 “С, а — температурный коэффициент сопротивления.
Работа электрического тока на участке цепи определяется формулой
Л = /Ш = /*/?< =^-4.
К
Для замкнутой цепи закон Ома имеет вид
где <§ — э. д. с. генератора, R — внешнее сопротивление, г — внутреннее сопротивление генератора.
Полная мощность, выделяемая в цепи,
Р = <?/.
Для разветвленных цепей имеют место два закона Кирхгофа: первый закон Кирхгофа — алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:
2Л = 0; .
второй закон Кирхгофа — в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений потенциала на отдельных участках цепи равна алгебраической сумме s. д. с., встречающихся в этом контуре:
При применении законов Кирхгофа надо руководствоваться следующими правилами.
На схеме произвольно указываются стрелками направления токов у соответствующих сопротивлений. Обходя контур в произвольном направлении, будем считать положительными те токи, направления которых' совпадают с направлением обхода, и отрицательными те, направления которых противоположны направлению обхода.
Положительными э. д. с. будем считать те э. д. с,, которые повышают потенциал в направлении обхода, т. е. э. д. с. будет положительной, если при обходе придется идти от минуса к плюсу внутри генератора.
В результате решения составленных уравнений определяемые величины могут получиться отрицательными. Отрицательное значение тока указывает на то, что фактическое направление тока на данном участке цепи обратно принятому. -
Для электрического тока имеют место два закона Фарадея: первый закон Фарадея — масса вещества, выделившегося при электролизе,
• m — KIt = Kq,
где q — количество электричества, проще^цпего через электролит, К — электрохимический эквивалент;
134 .
второй закон Фарадея — электрохимический эквивалент пропорционален химическому эквиваленту:
где А — молярная масса, Z — валентность, F=96,48456-10® Кл/моль — постоянная Фарадея. '
Удельная проводимость электролита определяется формулой
o=:^- = aCZF (и+ -fu_),
где а — степень диссоциации, С [моль/м3] — молярная концентрация, Z— валентность, F — постоянная Фарадея, и+ и и_ [м4/(В-с)] — подвижности ионов. При этом a.=njn — отношению числа диссоциированных молекул в единице объема к числу всех молекул растворенного вещества в этом объеме. Величина т\=CZ [моль/м3] называется эквивалентной концентрацией, а величина Л=а/т) [м2/(Ом-моль)] — эквивалентной проводимостью.
При небольших плотностях тока, текущего в газе, имеет место закон Ома
j=qn(u+-\-u~) Е = оЕ,
где Е — напряженность поля, а — удельная проводимость газа, q — заряд иона, и+ и и_ — подвижности ионов, п [м_3] — число ионов каждого знака (число пар ионов), находящихся в единице объема газа. При этом п=УЖ/у, где N [м-8«с-1] — число пар ионов, создаваемых ионизирующим агентом в единице объема’в единицу времени, у [м3/с] — коэффициент рекомбинации.
Плотность тока насьпцения в газе определяется формулой ju — Nqd,
где d — расстояние между электродами.
Чтобы вырваться из металла наружу, электрон должен обладать кинетической энергией
где А — работа выхода электрона из данного металла.