Лого за уроци по математика

физика-атом

Самоподготовка по Физика за кандидат-студенти и матура.

Вие сте тук:   || Електричество и постоянен електричен ток–теория


Електричество и постоянен електричен ток

Тестови задачи от изпити:

  Софийски университет  Матура


Теория

    1. Закон на Кулон

    O Силите F на взаимодействие между електричните заряди, се наричат електрични сили. Силата F е насочена по права, свързваща взаимодействащите си заряди.

    Силата F на взаимодействие между неподвижни електрични заряди е равна на:

    (1): , където q1 и q2 – големината на неподвижните взаимодействащи си заряди, r – разстоянието между тях, k – коефициент на пропорционалност, който зависи от използваната система от мерни единици, както и от средата, в която си взаимодействат зарядите. В системата SI и във вакуум имаме k = 9.109 (N.m2)/C2.

    2. Електрично поле. Характеристики на електростатичното поле

    Oпределение – Пространството около заряд, в което действа електрична сила. Ако зарядът е неподвижен, то създаденото от него поле се нарича електростатично.

    • Oпределение – Отношението между силата F, действаща на пробен заряд, и големината на заряда q0:

      (2): .

    • Мерна единица – Основната мерна единица за интензитет е [N/C], защото се получава от формула (2).
    • Силова характеристика на полето – Интензитетът зависи само от силата, затова е силова характеристика на полето.

    (3): , където q е големината на точков заряд, създаващ поле с интензитет Е, r – разстоянието от точковия заряд до точката, която се разглежда, k – коефициентът на пропорционалност.

    Интензитетът на електричното поле е векторна величина (има големина и посока). Големината му се намира по формула (2), а посоката му се определя от посоката на силовите линии.

    Силовите линии на интензитета на електричното поле са мислени линии и имат следните характеристики:

    • Посока – Излизат от положителния заряд и влизат в отрицателния заряд (Фиг. 1).
    • Гъстота – Гъстотата определя силата на полето. Силовите линии са по-гъсто разположени там, където интензитетът на полето е по-голям. Това обикновено е около зарядите. На Фиг. 1 – а са показани силовите линии на един точков положителен и точков отрицателен заряд. На Фиг. 1 – б са показани силовите линии на два разноименни точкови заряда. На Фиг. 1 – в са показани силовите линии на две разноименно заредени тела.
    • Успоредни силови линии – Електростатично поле, на което силовите линии са успоредни, се нарича хомогенно поле. Полето на Фиг. 1 – в е хомогенно.
    • Oпределение – Ако даден електричен заряд взаимодейства не само с един, а с няколко други заряда, опита показва, че силата, с която му действат заедно всички останали заряди е равна на векторната сума от силите, с които биха му действали зарядите поотделно.
      Бележка:

      Най-общо казано, принципът на суперпозицията гласи: „Резултатът от въздействието на няколко сили е сумата от тях“.

    • Следствие от принципа за суперпозицията – Този принцип може да се приложи не само за силите, но и за други характеристики на електричното поле, т.е. създаваното от много заряди поле е сума (векторна или скаларна) на съответните характеристики на полето, създавано от отделните точкови заряди.
    • Кога може да се използва принципа на суперпозицията – Този принцип е в сила само при линейни системи. Това означава, че когато търсим резултатът C от влиянието на явленията (или сили, материални обекти и др.) A и B, резултатът C не трябва да зависи от взаимодействието между A и B. Само тогава важи принципа на суперпозицията, т.е. FC= FA+FB.
    • принцип на суперпозициятаИнтензитет на поле създадено от два едноименни заряда – Нека да имаме два положителни точкови заряда +q1 и +q2, които създават електростатични полета с интензитети E1 и E2 (Фиг. 2 – а). От принципа на суперпозицията следва, че интензитета на общото поле в т. А, намираща се между двата заряда, е:

      (4): E = E1 – E2.

    • Интензитет на поле създадено от два разноименни заряда – Нека да имаме един положителен заряд +q1 и един отрицателен заряд –q2, които създават електростатични полета с интензитети E1 и E2 (Фиг. 2 – б). От принципа на суперпозицията следва, че интензитета на общото поле в т. А, намираща се между двата заряда, е:

      (5): E = E1 + E2.

    • Oпределение за потенциал – Потенциалът φ на точка от полето е равен на отношението на потенциалната електрична енергия W на пробен заряд, поставен в тази точка, към големината q0 на пробния заряд:

      (6): , където A е работата за придвижването на пробния заряд q0 до дадената точка.

    • Мерна единица – Основната мерна единица за потенциал е Волт [V].
    • Енергетична характеристика на полето – Потенциалът зависи само от енергията, затова е енергетична характеристика на полето.
    • Изводи за потенциал
      • Потенциалът на полето намалява по посока на силовите линии на интензитета (Фиг. 3).
      • Под действие на електрична сила F (Фиг. 3) положителните частици започват да се движат от точки с по-висок потенциал към точки с по-нисък потенциал, а отрицателните частици започват да се движат в противоположна посока – от по-ниския към по-високия потенциал.
    • Напрежение U (потенциална разлика) между две точки от полето – Потенциалната разлика между две точки M и N от електростатичното поле (Фиг. 3) се намира по формулата:

      (7): U = φM – φN, където φM и φN са потенциалите на точки M и N от полето.

    • Връзка между напрежението U и интензитета E при еднородно електростатично поле:

      (8): , където d е разстоянието между точките M и N от електростатичното поле (Фиг. 3).

      Бележка:

      От формула (8) следва втора мерна единица за интензитет, която е [V/m].

    3. Движение на заредена частица в електростатично поле

    • Големина – от формула (2) получаваме:

      (9): F = E q0.

    • Посока (Фиг. 4) – Посоката на сила F действаща на положителен заряд е по посоката на интензитета E на полето, а на отрицателен заряд – обратна на интензитета на полето.
    • В какво се изразява действието на електричната сила:
      • Електричната сила действа както на движещ се, така и на неподвижен заряд.
      • Вследствие действието на електричната сила частицата се движи ускорително.
      • Положително заредената частица се движи по посока на силовите линии на интензитета E на полето, а отрицателно заредена частица – обратно на посоката на Е (Фиг. 4).

    (10): A = ΔW = q(φM – φN) = qU.

    (11): A = qdE, където d е разстоянието, което частицата изминава под действие на електростатичната сила.

    4. Проводник в електростатично поле. Електростатична индукция

    O Явлението, при което на повърхността на проводник се получат електрични заряди при поставянето му в електростатично поле, се нарича електростатична индукция.

    електростатична индукция

    Доближаваме наелектризирана с положителен заряд стъклена пръчка до електронеутрална метална сфера.

    • Свободните електрони се привличат от пръчката и част от тях се натрупват в по-близката до нея част от повърхността на сферата, която се зарежда отрицателно. Поради недостиг на електрони срещуположната част от сферата се наелектризира положително (Фиг. 5 – а).
    • Заземяваме сферата (Фиг. 5 – б). Положителните заряди от сферата привличат отрицателни заряди от земната повърхност.
    • След премахване на заземяването (Фиг. 5 – в) тези отрицателни заряди остават върху сферата.
    • След премахване на пръчката (Фиг. 5 – г) електроните се разпределян на повърхността на сферата и тя се зарежда отрицателно.
    • Интензитетът на електричното поле вътре в проводника е равен на нула.
    • Извън проводника силовите линии са перпендикулярни на повърхността на проводника.
    • Некомпенсираните заряди се натрупват на повърхността на проводника.
    • Най-много заряди се натрупват в изпъкналите части на проводника.
    • Потенциалът във всяка точка от повърхността на проводника е един и същ.
    Бележка:

    Повърхност, чиито точки имат един и същи потенциал, се нарича еквипотенциална повърхност.

    5. Кондензатори

    Система от две успоредни разноименно заредени и изолирани една от друга пластинки, като разстоянието между тях е малко в сравнение с размерите им. Тези пластинки се наричат електроди. Двата електрода имат един и същи заряд q.

    • на произволен кондензатор – Капацитетът С характеризира възможността в кондензатора да се натрупва електричен заряд, т.е. капацитетът С на кондензатор е равен на отношението между заряда q на кондензатора и напрежението U между електродите му:

      (13): .

    • на плосък кондензатор – Капацитетът C е пропорционален на площта S на електродите и обратно пропорционален на разстоянието d между тях:

      (14): .

      Бележки:
      1. От формула (13) следва, че капацитетът на кондензаторите е постоянна тяхна характеристика и той НЕ зависи от зарядите на електродите и от напрежението между тях, а зависи от отношението между тях, защото, ако увеличим заряда q, напрежението U също се увеличава, така че капацитетът С не се променя.
      2. Капацитетът на плосък кондензатор зависи не само от посочените величини във формула (14), но и от формата, размерите, разположението на електродите и диелектрика между тях.
    • Основна мерна единица за капацитет – Фарад [F].

    (15): W = qU = CU2, където q е зарядът на електродите, C – капацитетът на кондензатора, U – напрежението между електродите, W – енергията.

    При поставяне на диелектрик между електродите на плосък кондензатор напрежението му намалява, но капацитетът расте.

    (16): U1 = εU2, където U1 е напрежението между електродите без диелектрик, U2 – напрежението между електродите при поставяне на диелектрик, ε – диелектрична проницаемост на средата.

    • Последователно свързване (Фиг. 6 – а):

      (17): , където C е капацитета на цялата верига.

    • Успоредно свързване (Фиг. 6 – б):

      (18): C = C1 + C2, където C е капацитета на цялата верига.

    6. Диелектрици

    O Вещества, които не пропускат електричен ток.

    • Oпределение – Явлението, при което под влияние на електрично поле върху срещуположните повърхности на диелектрика се индуцират заряди с противоположен знак, се нарича поляризация на диелектрик.
    • Видове поляризация – Механизмите, по които става поляризацията на диелектриците са различни. Основните видове поляризация са четири: електронна, йонна, диполна и структурна. Съществува и спонтанна поляризация, която поради големите си различия от гореизброените видове се разглежда отделно.
      Бележка:

      За разлика от електростатичната индукция при продавниците, индуцираните върху повърхността на диелектрика заряди не са свободни. Те са част от зарядите на поляризираните молекули.

    Интензитетът на електричното поле намалява, когато в него се внесе диелектрик, защото полето създадено от поляризирания диелектрик е с противоположна посока на външното поле.

    7. Постоянен електричен ток

    O Насочено движение на свободни електрични заряди.

    • Големина I – големината на заряда q, преминал през дадено сечение за единица време t:

      (19): .

      Основната мерна единица за големина на тока е Ампер [A].

    • Посока – от положителния към отрицателния полюс на батерията.

    8. Напрежение

    Работата A, извършена от електричните сили, за пренасянето на заряд q между две точки (или енергията W, отдадена от заряд q при пренасянето му между две точки):

    (20): .

    Основната мерна единица за напрежение е Волт [V].

    Работата Aстр. на страничните сили за пренасянето на заряд q вътре в батерията от единия ѝ полюс до другия:

    (21): .

    9. Съпротивление R на консуматор

    (22): , където l е дължината на проводника, S – лицето на сечението му, ρ – специфично съпротивление.

    Основната мерна единица за съпротивление е Ом [Ω].

    специфично съпротивление
    • Oпределение – Специфичното съпротивление ρ е мярка за способността на материала да пропуска електричен ток.
    • Зависимост на специфичното съпротивление от температурата на:
      • метални проводници (Фиг. 7 – Б) – При намаляване на температурата T, специфичното съпротивление ρ намалява.
      • свръхпроводници (Фиг. 7 – А) – При намаляване на температурата T, специфичното съпротивление ρ намалява, като при температура Tкр – наречена критична, съпротивлението рязко става нула. Това явление се нарича свръхпроводимост. При повечето свръхпроводници критичната температура е много ниска.
      • полупроводници (Фиг. 7 – В) – При увеличаване на температурата T, специфичното съпротивление ρ намалява. Това се дължи на увеличаването на броя на токовите носители при нагряване.

        Например, за чист силиций Si за всеки 10° С съпротивлението намалява два пъти.

    • Основната мерна единица е [Ω.m].
    • За практически цели по удобна е следната мерна единица .

    10. Закон на Ом

    (23): U = I.R.

    (24): .

    (25): .

    (26): , където I е големината на тока в цялата верига (включително и през източника), ε – електродвижещото напрежение, R – еквивалентното съпротивление на външната част от веригата, r – вътрешното съпротивление на източника.

    11. Свързване на консуматори

    • Принципна схема – Фиг. 8.
    • Закономерности:

      (27): I = const; U = U1 + U2; R = R1 + R2, където I, U и R са съответно общия ток, напрежението и съпротивлението на външната част от веригата.

    • Принципна схема – Фиг. 9.
    • Закономерности:

      (28): U = const; I = I1 + I2; , където I, U и R са общия ток, напрежение и съпротивление на външната част от веригата.

    12. Работа на постоянен ток

    (29): A = UIt, където t е времето за протичане на ток с големина I през участък с напрежение U.

    (30): A = I2Rt, където R е съпротивлението на цялата верига.

    13. Мощност

    (32): , където P е мощността на тока.

    (33): P = UI.

    (34): P = I2R.

    (35): .

    Основната мерна единица за мощност е Ват [W].

    14. Закон на Джаул-Ленц

    (36): Q = A = E = UIt, където Q е количеството топлина, отделена в консуматора (или преобразуваната електроенергия E).

    (37): Q = A = Pt.

    38) Q = A = I2Rt.

    (39): Q = .

    • Основна мерна единица – Джаул [J].
    • Често използвана в бита – Киловатчас [kWh] (тази мерна единица се получава от формула (37)).
    Бележкa:

    Удобно е формули (30), (34) и (38) да се използват при последователно свързване на консуматори (защото тогава I = const), а формули (31), (35) и (39) да се използват при успоредно свързване (защото тогава U = const).

    15. Токови носители в различни среди

    Свободни електрони.

    Положителни и отрицателни йони.

    Бележкa:

    Чистата вода (дестилирана и дейонизирана) не пропуска електричен ток, т.е. тя не е електролит. За да се превърне в електролит, трябва да имаме водни разтвори на соли, киселини, основи и стопилки на йонни съединения.

    Свободни електрони, положителни и отрицателни йони.

    Бележки:
    1. Протичането на ток през газове се нарича газов разряд.
    2. При нормални условия в газовете практически няма токови носители и те са диелектрици.
    3. Получаването на токови носители в газове, се нарича процес на йонизация. Най-често йонизацията на газа става под действие на външни фактори – нагряване или йонизиращи лъчения.

    Положително заредени p-носители (дупки) и отрицателно заредени n-носители (свободни електрони).

Върни се нагоре Начало ПредходенСледващ


Вижте още

самоподготовка

Самоподготовка


Предстоят ви изпити или матура по Математика или Физика, но не сте убедени, че сами ще се справите. Учебен център „СОЛЕМА“ ви предоставя следните програми и тестове към тях:

МАТЕМАТИКА

Кандидат-студенти

Матура

7 клас


ФИЗИКА

Кандидат-студенти

Матура

тестове по математика

Тестове от изпити по МАТЕМАТИКА


Опитайте да решите тестовите от изпитите по Математика. Ако не можете, разгледайте упътванията.

Последната ви възможност е да разгледате примерните решения.

Всички задачи са с кратки упътвания и пълни решения.

  Всички тестове

Тестове от последната година:

Софийски университет

Технически университет

УНСС

Матура

7 клас

6 клас 5 клас

физика

Тестове от изпити по ФИЗИКА


Решили сме тестовете по Физика давани в Софийски университет, на Матура и НВО (национално външно оценяване) в 7 клас през последните няколко години.

  Всички тестове

Тестове от последната година:

Софийски университет

Матура

7 клас


© Учебен център „СОЛЕМА”

Ако искате сами да се подготвите по математика, проследете връзките:

самоподготовка и уроци по математика за 7 класонлайн уроци по математика от учебен център „СОЛЕМА” на адрес http://www.solemabg.com/SamProgramKM.htmбезплатни уроци по математика от учебен център „СОЛЕМА” на адрес http://www.solemabg.com/SamProgramKM.htmуроци по математика от учебен център „СОЛЕМА” на адрес http://www.solemabg.com/SamProgramKM.htm

Разгледайте решени тестовете от изпити по Математика и Физика за кандидат-студенти (Софийски университет, Технически университет и УНСС), Държавни зрелостни изпити (ДЗИ) и НВО (7 клас, 6 клас и 5 клас) от 2008 г. до сега

Решени тестове по математика от изпити от университети, матура и 7 клас

Свържете се с нас:

: 02 897 99 54 (вечер), г-н. Станев, : 0888 919 954 (може да изпратите СМС или друго съобщение)

solema@gbg.bg  Оставете мнение във Facebook  Оставете мнение в Google+

Creative Commons License

Всички изображения, картинки, текстове, документи, бази данни, компютърни програми и друга информация, публикувани на този уебсайт, са собственост на Учебен център „СОЛЕМА” и са лицензирани под Криейтив Комънс Признание