Проводници

1. Проводници

2. 1.Проводници – вещества, съдържащи голямо количество свободни електрически заредени частици. Концентрацията на свободните електрони в Cu проводник е n~1029 m-31023 cm-3 2. Наелектризиране чрез допир. Условие за равновесие: Зарядите са неподвижни Вътре в проводника: . няма заряди На повърхността натрупване на заряди в областите с голяма положителна кривина(остриета)

3. Примери – наелектризиране чрез допир 1. Стрелката на положителнозареден електроскоп е отклонена. 2. Като докоснем с пръст, е- от земята неутрализират (+) заряд. Електроскопът е “заземен”. 1. Стрелката на отрицателнозареден електроскоп е отклонена. 2. Като докоснем с пръст, е- изтичат към земята и той се неутрализира. Електроскопът е “заземен”.

4. индуцирани заряди 3. Проводник във външно електрично поле. Наелектризиране по индукция. пример Фарадеева клетка – за защита от външни електромагнитни полета. 1. Пластинка от стиропор, натрита с вълнен парцал се зарежда отрицателно. 2. Приближаваме алум. пластинка, която държим с изолатор, без да я допираме до стиропоровата - електроните в нея се изтеглят към горния й край и тя се поляризира. 3. Докосваме с палец горния край на ал. пл., където има излишък на електрони -те изтичат през пръста към земята, алум. пластинка се зарежда положително. 4. Докато е близо до стиропоровата пл. положителният заряд върху алум. пластинка остава локализиран на дъното. 5. Отдалечаваме алум. пластинка - положителният заряд се разпределя равномерно по повърхността й. Може ли да се постигне защита от заряди, като ги затворим в метална кухина ? Извън кухината полето не е нула!

5. Примери: Наелектризиране по индукция 1. Отрицателно заредена пръчка е близо до неутрална проводяща сфера. 2. Тя се зарежда “по индукция” – отляво (+), отдясно (-). 3. Чрез докосване “заземяваме” дясната страна и тя се неутрализира. 4. Отдалечаваме пръчката и (+) заряд се разпределя равномерно по повърхността на сферата. 1. Две неутрални сфери са в контакт, така че е- могат да преминават свободно от едната в другата. 2. Отрицателно заредено топче се приближава до лявата сфера. Тя се зарежда “по индукция” (+), а дясната сфера - (-). 3. Разделяме сферите, като отдалечаваме дясната. (-) заряд се разпределя равномерно по повърхността й. Лявата остава с (+) заряд от лявата си страна. 4. Отдалечаваме топчето и (+) заряд върху лявата сфера се разпределя равномерно по повърхността й.

6. 4. Капацитет. Зарядът, който е необходимо да се предаде на проводника, за да се повиши потенциалът на повърхността му с 1 волт. фарад[F]. C = C(вещество, форма, размери) Капацитет на равномерно наелектризирана сфера с радиус R. С = 1F е капацитетът на сфера с размер 9.109 m (1500 пъти R на Земята) наелектризирана със заряд 1 С и с потенциал на повърхността 1 V. Ако в близост до проводника има друг проводник, възникват индуцирани заряди и полето се изменя, потенциалът между проводниците намалява и съответно капацитетът нараства.

7. 5. Кондензатор. Свързване на кондензатори.

8. Капацитет на плосък кондензатор

9. C 2 Свързване на кондензатори последователно успоредно

10. C Енергия на кондензатор и електрично поле Свързваме плочите на кондензатора накъсо с проводник и той започва да се разрежда. Работата за пренасяне на заряд dqмежду точки на разстояние dпри потенциална разлика -U Работата за пълното разреждане на кондензатора: е равна на промяната на електричната потенциална енергия с обратен знак електрична енергия, запасена в кондензатора Аналогия:

11. енергия на електричното поле в кондензатора обемна плътност на енергията на електричното поле в кондензатора В общия случай на нехомогенно поле:

12. Електродинамика

13. 400kV 12kV 12kV 220V Електричен ток • Електричен ток • Закон на Ом • Закон на Ом в диференциална форма • Закон на Джаул-Ленц

14. Електричен ток - Насочено движение на електрични заряди. посока – съвпада с посоката на движение на положителните заряди. Електроните се движат в посока обратна на посоката на тока! [A] големина Количеството електричен заряд, пресичащо перпендикулярно сечението на проводника за единица време. Количеството електричен заряд, пресичащо единица площ от перпендикулярното сечение на проводника за единица време. плътност [A/m2 ] Пълният ток n- концентрация на токоносителите; q– заряд на един токоносител; nq – плътност на заряда; v– скорост на токоносителите

15. Закон на Ом за част от веригата Големината на тока е пропорционална на приложеното в краищата на проводника напрежение. проводимост Сименс Волт-амперна характеристика съпротивление Ом специфично съпротивление специфична проводимост

16. Температурна зависимост на съпротивлението. Свръхпроводимост. - температурен коефициентна специфичното съпротивление проводник Свръхпроводници свръхпроводник експериментални факти: няма съпротивление; магнитното поле на проводника е нула; при увеличаване на тока над Iкр състоянието се разрушава; свръхпроводимостта зависи от температурата.

17. Закон на Ом в диференциална форма Посоката на тока съвпада с посоката на интензитета.

18. Закон на Джаул-Ленц Работата за пренасяне на заряд dq между две точки с потенциална разлика U е равна на отделеното количество топлина: Топлинна мощност Ако познаваме зависимостта на топлинната мощност от времето, можем да пресметнем отделеното количество топлина за интервал време t2-t1.

19. Електродвижещо напрежение • Електродвижещото напрежение (ЕДН) е равно на енергията, която заряд 1С получава в източника. • Електродвижещото напрежение е равно на работата за пренасяне на заряд равен на 1С по затворен контур от електрическа верига. - странична сила означение: r E Източници : батерии, акумулатори, генератори – всеки се характеризира с вътрешно съпротивление

20. Закон на Ом за нехомогенен участък от верига r E R r E R Работата за пренасяне на заряд dqмеждуточки с потенциали φ1 и φ2 е равна насумарната работа на електричните и страничните сили: 3 1 ≡2 От закона на Джаул-Ленц : Пад на напрежението между точките 1 и 3 Закон на Ом за затворена верига Закон на Ом за част от верига

21. 2 1 r E R Коефициент на полезно действие Пад на напрежението върху R ЕДН с вътрешно съпротивление Мощност на източника на ЕДН Топлинна мощност Товар – външна част на веригата Топлинна мощност КПД = Мощност на източника на ЕДН винаги:

22. Правила на Кирхоф 1. Алгебричната сума от токовете, които се събират в даден възел е равна на нула Следствие от закона за запазване на електричния заряд 2. Във всеки затворен контур алгебричната сума от падовете на напреженията е равна на алгебричната сума от електро-движещите напрежения. Следствие от закона за запазване на енергията

23. Приложение I1 , I2– втичащи, >0 I3 , I4 , I5– изтичащи, <0 Решете задачата аналитично, а след това изследвайте посоките на токовете при различни ЕДН и съпротивления на резисторите.

24. Transition temperatures in inorganic superconductors CompoundTc (K) PbMo6S8 12.6 SnSe2(Co(C5H5)2)0.33 6.1 K3C60 19.3 Cs3C60 40 (15 kbar press.) Ba0.6K0.4BiO3 30 Lal.85Sr0.l5CuO4 40 Ndl.85Ce0.l5CuO4 22 YBa2Cu3O7 90 Tl2Ba2Ca2Cu3O10 125 HgBa2Ca2Cu3O8+d 133