Смекни!
smekni.com

Физика (Шпаргалка) (стр. 5 из 7)

(диэлектрики с особыми поляризационными свойства-ми.)

Мы рассматривали поляриза-цию однородных , изотроп-ных диэлектриков.

_ _

Ю=жe0Е

ж=const

При Е=0 у большенства диэл. Ю =0. (поляризация исчезает)

Сущ. диэлектрики с нелинейной зависемостью.

_ _

Ю от Е.

_ _

Ю ¹жe0Е

2) Ю = f(E)

Это первый тип диэл. с особыми свойствами предста-вляет собой класс сигме-нтодиэлектриков.

У сигментодиэлектриков 2) представляет собой петлю гистерезиса.

Петля гистерезиса 1,2,3,4,5,6,1

Область 0,1 - область первич-

ной поляризации.

_ _

При уменьшении Е вектор Ю

убывоет по кривой 1,2,3.

_

При Е=0 в диэлектрике сох-

раняется остаточная поляри-

_

зация Ю 0.

_

Ю =0 в т. 3 т.е. при внеш. поле обратного направления.

Лекция.

Постоянный ток.

Проводимость металлов и газов.

Электрический ток - направленное движение зарядов.

Носители заряда - заряды создающие ток.

В электролитах - ионы

металлах - электроны

газах - ионы и электроны.

Проходимостью тока - назв. прохождение зарядов через вещество.

Типы проводимости - ионная , электронная , смешанная.

Независимо от вида проводимости для тока приняты следующие характеристики:

1) I - сила тока.

2) j - плотность тока.

Сила тока - физ. вел. численно равная заряду переносимому через поперечное сечение проводника за 1 с. (скалярная вел.)

[ I ]=A

(1) I=q/A

1А = сила тока при прохождении которого через поперечное сечение проводника в 1 с переносится заряд в 1 Кл.

А - четвертая основная единица в Си.

Направлением тока считают направление положительных зарядов.

Если сила тока постоянна и направление постоянно , то говорят о постоянном токе.
(1) - справедлива для постоянного тока.

Если сила тока меняется со временем то (1) запис. следующую 2) i=dq/dt.

На основании (2) можно получить кол- во заряда переносимого через поперечное сечение проводника за единицу времени dq=idt.

t

3) q=òi(t)dt

0

Плотность тока - векторная характеристика.

По определению постоянного тока плотность тока равна

_

4) ½j½=I/S^ S^- ^ току

Плотность тока - физ. вел. численно равная заряду переносимому за 1с через единичную площадку поперечного сечения расположенного ^ току.

Если ток меняется 5) j=di/dS^

формула 5) дает возможность находить силу тока.

6) di=jdS^=jndS

интегрируем лев. и прав. часть.

_ _

7) i=òjndS =òjdS

S S

Из 7) следует что сила меняющегося тоеа численно = потоку вектора плотности тока через площадь поперечного сечения.

Единицей плотности тока явл. А/м2.

Связь между плотностью тока и скор. направленного движения носителей тока.

В любом веществе проводящем ток носители тока учавствуют в непрерывном чаотич. движ.

uт=<u>cр uт- тепловая скор.

Направленное движ. это движение которое налагается на хаотич. тепл. движ. и вынуждает носителей двигаться в определенном направлении.

<u>cр- ср. знач. скор. направленного движ.

Плотность тока явл. функцией. j=f(n, qэл, <u>)

1) j= qэл´n<u>

Для док. рассмотрим проводник постоянного сечения цилиндрич. формы.

n - число носителей тока

qэл- известно

2) j=I/S=q/St

q - вел. заряда переносимого через попереч. сечение S за время t.

l=<u>

V=lS=<u>S

qv= qэлnV - через S^ за 1с.

q=qv´t

Подставим в 2)

i= qэлnV´St/St _ _

Отсюда следует j=qэлn<u>

Условия существования тока.

Источники тока.

Э.Д.С. источника тока.

Необходимые усл. сущ. тока.:

1) наличие носителей тока

2) наличие сил вынуждающих носителей тока двигаться

3) наличие разности потенциалов вдоль поверхности проводника.

Рассм. отрезок проводника.

Для длительного поддержания тока необходимо какимто образом положительные носители тока с конца 2 перенести на торец 1.

Движение носителей тока внутри образца происходит под действ. силы электрич. природы.

Движение зарядов прекратится очень быстро: положительные скапливаются на конце 2.

Перенос зарядов из 2 в 1 осуществить невозможно (это означало бы движения (+) против Е ).

Такой перенос можно осуществить только с помощью силы другой природы не электрич. происхождения.

Этот перенос реализует устройство называемое источником тока.

За счет действия источника тока внутри проводника появл. электрич. поле напряженностью Е.

Поскольку Е поверх. проводника , то поверх. проводника не явл. эквипотонц.

j2< j 1

j2 - j 1= Dj

Источ. тока независ. от принципа работы характеризует e - Э.Д.С. и r - внутр. сопротивл.

Э.Д.С. - называют работу совершаемую сторонними силами по перемещению единич. полож. зар. на замкнутом участке цепи.

1) e=A*/q

[e]=B

Втор. определение Э.Д.С.

2

A=q(j2 - j 1)=qòЕldl

1

2

2) A*=A1,2*= qòЕl*dl

1

E* - напряженность поля сторонних сил.

E*=F*/q

Подставим 2 в 1.

2

3) e=òЕl*dl

1

Для замкн. цепи в 3) нужно взять контурный интеграл.

4) e=ѓЕl*dl

L

Э.Д.С. - в замкнутой цепи = циркуляции вектора напряженности поля сторонних сил.

Зак. Ома в интегральной форме.

(обобщенный закон)

I=(j2 - j 1)/R=U/R

R=r´(l/S) для цилиндрич проводников.

r - удельное сопротивление.

U=j2 - j 1 совпадают только для однородного участка цепи.

На осн. зак. сохр. энерг. можно получить зак. Ома в

общей форме, из которого следуют частные случаи.

Обобщенный закон Ома -

закон для неоднородного участка цепи.

Неоднородный участок - участок содержащий источник тока.

I=((j2 - j 1)±e)/R1,2 - обобщенный закон.

R1,2=R+ r

Со знаком + e берется тогда кокда сила тока от + к - .

Со знаком - e тогда когда о - к +.

(j2 - j 1)±e =U

Рассм. частный случай.

1) случай e=0

I=(j2 - j 1)/R=U/R

2) случай: замкнутая цепь

j1=j2 j2 - j 1=0

3) I=e/(R+r)

Зак. Ома в дифференциальной форме.

Рассм. проводник переменного сечения.

Выделим внутри элементарный объем , длинна - dl , площадь поперечн. сечения dS.

dR=r´(dl/dS)

Выделим объем соответствующей однородному участку цепи.

dI=dU/dR

dI=dU/(r´(dl/dS))

dI/dS=(1/r)´(dU/dl)

j=(1/r)´E

1/r =g - удельная проводимость.

_ _

J=gE плотность тока в данн. точке проводника = произведению удел. Проводимости этого проводника на напряженность в этой же точке. C учетом сторонних сил для неоднородн. участка цепи зак. Ома будет:

_ _ _

j=g(E+E*)

Лекция.

Дополнительные оапределения Э.Д.С.

Для замкн. цепи зак. Ома будет

I=e/(R+r)

III) e=IR+Ir

IR - падение внеш. напряжения.

Ir - падение внутр. напряжения.

Электродвижущая сила источника тока = сумме падений напряжения на внеш. сопр. и на внутр. участке.

Из III можно прийти к заключению что если R>>r (источник тока разомкнут) R®¥.

IV) e=IR Э.Д.С.= напряжению на клемах разомкнутого тока.

Газовый разряд.

Ионизация. Рекомбинация газов.

Газы явл. диэлектрками , и в обычных условиях не проводят эл. ток.

Все газы сост. из нейтральных атомов и малекул.

Если каким либо образом создать носители тока в газах , то они станут проводниками.(ионизация).

: УФ , R - лучи , g - изл. , a , b частицы - внешние ионизаторы.

Ионизация - это превращение нейтральных атомов и малекул в ионы.

Электроны в атомах удерживаются силами куллоновск. притяжения.

Для удаления электрона необходимо сообщить энергию равную или превышающую энергию его связи с ядром (инергия ионизации Ei).

Ei =от 5 до 20 эВ

Электрон и ион могут перемещаться под действ. эл. поля.

Свободн. электроны сталкиваясь с нейтральными атомами может войти в его состав создавая отрицательный ион.

В результате ионизации возник. 3 вида носителей тока: +ион , -ион , электрон.

Возникают два направленных друг к другу встречных потока образующие эл. ток.

Одновременно с ионизацией в газе происходит рекомбинация газа заключающаяся в исчезновении носителей тока.

Под действием внешнего ионизатора мощностью Dn.

(показавает сколько электронов образуется в 1 м3 за 1с.)

1) В нач. момент времени И>Р.

2) Спустя некоторое время И=Р n+=n_ устанавливается равновесие концетрации носителей тока n.

3) После выключения. И<Р

спустя время t n=0.

При выполнении ситуации 2) прохождение эл. тока через газы назв. газовыми разрядами.

Число рекомбинирующих ионов в единицу времени в 1м3 оказывается пропорциональным концентрации полож. и отр. Ионов.

Dnr = rn2 r - коэфф. рекомбинации.

В ситуации 2 Dni =Dnr

Dni = rn2

1) n=Ö(Dni /r)

Различают два вида газовых разрядов.

1) несомостоятельный

2) самостоятельный.

Несамостоятельный разряд - такой разряд для поддержки которого необходим внеш. ионизатор.

Самостоятельный разряд - разряд без внешнего ионизатора.

Вольтамперная характеристика газового разряда.

Зак. Ома для газового рязряда.

Прохождение тока через газы удобно изучать с помощью схемы.

Для того чтобы существовал ток для газового ионизатора нужен внеш. ионизатор.

В области 1 с увеличением U прямо пропорционально растет сила тока.

В области 1 справедлив закон Ома для газов.

В обл. 2 наблюдается отклонение от прмолин. завис. и от зак. Ома.

Обл. 3 - обл. насыщения : все носители тока падают на электроны.

Обл. 1 - обл. слабых полей.

j=j++j_ j+qэлn+<u+>i

В равновесии qэл(+)=(-)=e в силу преимущества однократной ионизации.

n+=n_=n

j=en(<u+>+<u_>)

Опыт показывает что скор. напр. движ. зависит от вел. напряженности эл. поля и подвижности.

u+=b+E

u_=b_E

u+,u_ - подвижность носителей тока.