Содержание
Свободные и связанные заряды, теория и онлайн калькуляторы
Свободные и связанные заряды, теория и онлайн калькуляторы
Определение свободных и связанных зарядов
Определение
Свободными называют заряды, которые могут под воздействием электрического поля перемещаться за значительные расстояния.
Свободными являются электроны в проводниках, ионы в газах, заряды на поверхности диэлектрика, которые попали на него снаружи, нарушающие нейтральность этих веществ.
Заряды, которые входят в состав нейтральных молекул диэлектриков, ионы, закрепленные в узлах кристаллических решеток у положений своего равновесия, являются связанными зарядами.
Проводники и свободные заряды в них
Определение
Проводником называют вещества, в которых свободные заряды могут двигаться по всему объему.
Проводниками являются металлы, щелочи, кислоты, солевые растворы и т.
д.
При помещении проводника во внешнее электрическое поле происходит разделение зарядов противоположного знака. Данное явление называют электростатической индукцией. Как только проводник попал в электрическое поле, свободные заряды начинают двигаться. Перераспределение этих зарядов изменяет электрическое поле. Движение зарядов происходит до тех пор пока напряженность электрического поля внутри проводника не станет равна нулю. Отметим, что свободные заряды распределены на поверхности проводника таким образом, что $\overline{E}\ $ перпендикулярен проводящей поверхности в каждой ее точке. Поверхность проводника — это эквипотенциальная поверхность не зависимо от ее формы.
В равновесии заряды распределены так, что равнодействующая всех сил, приложенных к каждому заряду, была равна нулю. Следовательно, необходимым условием электростатического равновесия является равенство нулю напряженности электростатического поля внутри проводника ($\overline{E}=0$). Если бы внутри проводника имелось электрическое поле, то свободные заряды двигались, что говорит об отсутствии равновесия.
Условие $\overline{E}=0$ выполняется для всех точек внутри проводника и это не зависит от того, заряжен он сам или находится во внешнем электростатическом поле.
Условие отсутствие электростатического поля внутри проводника ведет к тому, что заряды распределяются только на поверхности проводника.
Используя теорему Гаусса можно получить формулу, определяющую напряженность электростатического поля около поверхности проводника. Выделим на поверхности проводника элемент $\Delta S$, который можно считать плоским, поверхностную плотность заряда на нем постоянной ($\sigma $). Построим замкнутую цилиндрическую поверхность составляющие которой перпендикулярны поверхности проводника, а основания параллельны $\Delta S$ (рис.1). При этом нижнее основание нашего цилиндра находится внутри проводника, где $\overline{E}=0,$ а верхнее у поверхности проводника, где силовые линии перпендикулярны поверхности.
При таком выборе поверхности поток напряженности проходит только через верхнее основание выделенного цилиндра, тогда по теореме Гаусса — Остроградского имеем:
\[Ф_E=E\Delta S=\frac{q}{{\varepsilon }_0}\to E\Delta S=\frac{\sigma \Delta S}{{\varepsilon }_0}\to E=\frac{\sigma }{{\varepsilon }_0}\left(1\right).
\]
Формула (1) дает напряжённость полного электростатического поля, которое существует около поверхности проводника, независимо от того, создается ли это поле только самим проводником, несущим заряд или еще другими зарядами.
Диэлектрики и связанные заряды в них
Диэлектриками называют вещества, которые в обычном состоянии содержат только связанные заряды. Примерами диэлектриков являются: дистиллированная вода, масла, стекло, фарфор и т.д.
Если диэлектрик поместить в электрическое поле, то заряды не могут разделиться, так как свободных зарядов нет. В таком случае происходит поляризация, то есть процесс смещения зарядов, имеющих противоположные знаки в пределах молекулы (или атома). В результате поляризации на поверхности диэлектрика возникают связанные заряды. При этом, вектор напряженности поля, создаваемого связанными зарядами, имеет направление противоположное вектору напряженности внешнего поля. При этом говорят, что диэлектрик ослабляет электрическое поле в $\varepsilon $раз по сравнению с тем же полем в вакууме.
$\varepsilon $- диэлектрическая проницаемость вещества.
Примеры задач с решением
Пример 1
Задание. Как, используя теорему Гаусса — Остроградского, показать, если проводник заряжен, избыточный заряд распределяется по его поверхности?
Решение. Рассмотрим произвольную замкнутую поверхность, которая выделяет некоторый объем внутри проводника ($V$) (рис.2).
Во всех точках этой поверхности напряженность электрического поля равна нулю:
\[\overline{E}=0\ \left(1.1\right).\]
Это означает, что поток напряженности через данную поверхность равен нулю:
\[Ф_S=\int\limits_S{\overline{E}d\overline{S}}=\overline{E}\int\limits_S{d\overline{S}=}0\left(1.2\right).\]
По теореме Гаусса:
\[Ф_S=\frac{q}{{\varepsilon }_0}\ \left(1.3\right).\]
Из выражений (1.2) и (1.3) следует, что полный заряд в выделенном объеме, ограниченном рассматриваемой поверхностью равен нулю:
\[q=0.
2}=\frac{{\varepsilon }_0}{R}\varphi \left(2.5\right).\]
Какой сложной не была бы форма проводника, потенциал проводящего тела во всех точках одинаков. Значит, поверхностная плотность заряда будет больше там, где меньше R, то есть, где кривизна поверхности больше. В этих же местах будет больше напряженность электрического поля.
Читать дальше: система СИ (единицы измерения).
236
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Выделим в поляризованном диэлектрике наклонную призму с основанием S С макроскопической точки зрения, рассматриваемый объем эквивалентен С другой стороны, электрический момент единицы объема равен , Приравняв друг к другу оба выражения для электрического момента, получаем, , где n — единичный вектор нормали к поверхности диэлектрика. Если вектор поляризации P различен в разных точках объема диэлектрика, Электрическое поле в диэлектрике. Рассмотрим плоский однородный где , где . Поверхностная плотность связанных зарядов , где Вопросы 1) Почему заряды имеют различные названия: связанные, свободные заряды, наверх | ||||||
2.4).
Результирующее поле внутри
МожетВнешние затраты, Внутренние затраты, Внешние эффекты
Внешние затраты — это затраты, возлагаемые на третью сторону при производстве и потреблении товаров и услуг. Товары и услуги с внешними затратами фактически субсидируются обществом в целом, которое в конечном итоге оплачивает их.
Внутренние затраты легко увидеть и объяснить. Это издержки, на которых бизнес основывает свою цену. Они включают такие затраты, как материалы, энергия, рабочая сила, завод, оборудование и накладные расходы.
Внешние затраты – это затраты, которые НЕ включены в то, на чем бизнес основывает свою цену. К ним относятся:
- стоимость утилизации продукта в конце срока его полезного использования
- ухудшение состояния окружающей среды, вызванное выбросами, загрязняющими веществами и отходами производства
- стоимость проблем со здоровьем, вызванных вредными материалами и ингредиентами
- сопутствующие социальные расходы с ростом безработицы из-за роста автоматизации
Несмотря на то, что внешние затраты не включены в цену продукта, их все равно нужно оплачивать. Общество в целом в конечном итоге оплачивает внешние издержки за счет налогов, компенсации несчастных случаев, медицинских выплат, страховых платежей, а также за счет потерь качества окружающей среды и природного капитала.
Товары и услуги, которые включают внешние затраты (например, органические продукты, чистые технологии, натуральные продукты, возобновляемые источники энергии), как правило, дороже, чем те, которые их не включают.
Потребители будут склонны покупать самые дешевые товары, поэтому чистые, экологичные товары будут в невыгодном положении.
Одним из способов включения внешних затрат является добавление правительствами налога непосредственно к тем продуктам или видам деятельности, для которых они предусмотрены. Реструктуризация налогов, которую часто называют «перемещением налогов», будет означать, что хорошие вещи не облагаются налогом, а плохие (например, загрязнение) облагаются налогом. В своей колонке в журнале Fortune профессор экономики Гарвардского университета Н. Грегори Мэнкью кратко резюмирует идею смещения налогов:
«Снижение подоходного налога при одновременном повышении налога на бензин приведет к более быстрому экономическому росту, уменьшению пробок на дорогах, повышению безопасности дорог и снижению риска глобального потепления — и все это без ущерба для платежеспособности бюджета в долгосрочной перспективе. Это может быть ближе всего к бесплатному обеду, который может предложить экономика».
Налогообложение внешних издержек для общества не ново. Сигареты, например, облагаются налогом для покрытия их внешних медицинских и социальных расходов. Курильщики и табачные компании протестуют против этих налогов, но большинство людей согласны с тем, что для общества несправедливо оплачивать эти внешние издержки. Внешние затраты должны быть направлены на пользователей.
Помимо оплаты внешних издержек, другим важным преимуществом добавления налога к вредным и разрушительным действиям (включая сигареты, алкоголь, загрязнение окружающей среды и парниковые газы) является то, что это является финансовым сдерживающим фактором. Теоретически безвредный, неразрушающий вариант, который является гораздо более устойчивым, будет стоить столько же или дешевле.
Такие идеи, как налоги на выбросы углерода, сборы на бензин и использование транспортных средств и другие экологические налоги аналогичны налогам на сигареты и алкоголь. Включив внешние затраты, продукт или услуга могут покрыть свою реальную стоимость.
Подробнее
Экономический рост
Правда о ВВП
Устойчивая экономика
Новая экономика
Должен ли быть налог на автоматизацию
Внешние затраты | МСЖД – Международный союз железных дорог
Внешние затраты – это затраты, произведенные пользователями транспорта и оплачиваемые не ими , а обществом в целом, такие как заторы, загрязнение воздуха, изменение климата, аварии, шум, а также восходящие и нисходящие процессы, затраты на природу и ландшафт или дополнительные затраты в городских районах .
рыночный сбой , потому что цены на транспорт не отражают их затраты, а пользователи транспорта выбирают вид транспорта с неправильным ценовым сигналом . МСЖД рекомендует интернализацию этих внешних затрат, чтобы пользователи транспорта могли принимать правильные решения , а принцип «загрязнитель платит» для оптимизации транспортного сектора.
Исследования МСЖД
МСЖД является пионером в области изучения внешних затрат в Европе для нескольких видов транспорта: железнодорожного, автомобильного, воздушного, а также внутренних водных путей.
Первый был запущен в 1994 году, оценивая четыре внешних фактора, таких как несчастные случаи, шум, загрязнение воздуха и изменение климата за 1990 год.
В марте 2000 г. было завершено еще одно исследование данных за 1995 г., в котором учитывались предыдущие внешние факторы (аварии, шум, загрязнение воздуха и изменение климата), расширенные до улучшенных методологий оценки затрат, а также новых внешних факторов, таких как заторы, процессы вверх и вниз по течению. , природа и ландшафт, а также дополнительные расходы в городских районах.
В обновленном исследовании, опубликованном в конце 2004 г., рассматривались те же внешние факторы для данных за 2000 г. с использованием точных методологий оценки затрат на внешние факторы. Основные результаты: общие затраты для стран ЕС 15+2 составляют 650 миллиардов евро без учета пробок (около 7,3% ВВП), наиболее загрязняющим видом транспорта является автомобильный транспорт с 84% общих затрат, когда железная дорога составляет менее 2%, пробки оцениваются в 3 балла.
% ВВП, изменение климата 30% общих затрат, загрязнение воздуха 27%, несчастные случаи 24%.
Последнее исследование по данным за 2008 год оценило общие внешние издержки для ЕС 25+2 (Норвегия и Швейцария) в 660-760 миллиардов евро в зависимости от того, используются ли низкие или высокие значения загруженности. (от 5 до 6% ВВП). Самый загрязняющий режим – дорога с 94%, пассажирские авиаперевозки с 4% и железнодорожные грузоперевозки и пассажирские перевозки с 2%.
Внешние затраты на компакт-диски (2005 г.)
— ZIP — 5,1 Мб
Вид
Калькулятор внешних затрат: изменение климата и несчастные случаи при перевозке грузов
О калькуляторе внешних затрат
Калькулятор внешних затрат предоставляет пользователям возможность расчета Денежное выражение стоимости изменения климата и несчастных случаев на выбранных маршрутах отправления/назначения для грузовых перевозок .
изменение климата и стоимость аварий были выбраны потому, что они были исключены из внешних затрат, которые могут взиматься с автомобильных перевозок в редакции 2011 года «Директивы Евровиньетки». Другие внешние затраты (например, загрязнение воздуха, шум и заторы) в настоящее время не включены (как и пассажирский транспорт), но предполагается, что будущая разработка инструмента будет учитывать дополнительные категории внешних затрат.
Инструмент тесно связан с инструментом EcoTransIT World . EcoTransIT World предоставляет данные о трафике и выбросах для грузовых перевозок по выбранным маршрутам отправления/назначения. Калькулятор внешних затрат использует тот же механизм маршрутизации , логистические параметры и коэффициенты выбросов, что и в EcoTransIT World , с теми же данными о трафике и выбросах для обоих инструментов.
Внешние издержки, связанные с изменением климата, и издержки, связанные с авариями, рассчитываются на следующем этапе.