Електроємність Конденсатори Енергія електричного поля.
План
1. Електроємність. Конденсатори.
2. З’єднання конденсаторів.
3. Енергія електричного поля.
1. Електроємність. Конденсатори.
Електроємністю (ємністю) провідника С називають величину, що дорівнює відношенню заряду q, наданого провіднику, до його потенціалу φ:
Ємність провідника залежить від його форми, лінійних розмірів і діелектричної проникності середовища і не залежить ні від заряду, ні від потенціалу. В СІ одиниця ємності називається фарад (Ф). Ємність кулі, радіус якої R, C=4πεε0R. Ємність Землі: С3=709 мкФ.
Конденсатором називають систему двох або кількох провідників, розділених шаром діелектрика, товщина якого мала порівняно з розмірами провідників. Такі провідники називають обкладками конденсатора. Ємність плоского конденсатора (дві паралельні пластини):
— різниця потенціалів між пластинами конденсатора, d — відстань між пластинами, S — площа поверхні однієї з пластин.
Ємність конденсатора з п пластин:
.
Циліндричний конденсатор являє собою систему двох порожистих металевих коаксіальних (із спільною віссю) циліндрів, вставлених один в одного, простір між якими заповнений діелектриком.
Електроємність циліндричного конденсатора можна обчислити за формулою
Сферичний конденсатор складається з двох концентричних сферичних обкладок, простір між якими заповнений діелектриком. Ємність сферичного конденсатора обчислюють за формулою:
.
Конденсатори широко використовують в електротехнічних і радіотехнічних схемах. За будовою і діелектриками між провідниками розрізняють повітряні, керамічні, слюдяні, паперові, електролітичні конденсатори; сталої і змінної ємності.
Пробивна напруга конденсатора — це різниця потенціалів між його обкладками, при якій починається електричний розряд через діелектрик. Значення пробивної напруги залежить від властивостей і товщини діелектрика і форми обкладок.
Ємність конденсатора з діелектриком в є раз більша за ємність конденсатора, між обкладками якого вакуум:
Кожний конденсатор характеризується крім ємності також пробивною або робочою напругою. Тому, щоб дістати потрібну ємність при даній робочій напрузі, доводиться конденсатори з’єднувати
З’єднання конденсаторів. Енергія електричного поля.
Паралельне з’єднання застосовують для того, щоб дістати більшу в батарею. Загальна ємність конденсаторів при паралельному з’єднанні:
.
Збільшення електроємність при паралельному з’єднанні конденсаторів пояснюється тим, що збільшується робоча поверхня обкладок.
Послідовне з’єднання. В цьому з’єднанні ємність батареї менша від ємностей окремих конденсаторів. Це пояснюється тим, проміжні обкладки в батареї не відіграють суттєвої ролі, діють тільки крайні обкладки, відстань між якими збільшилась. Загальна ємність конденсаторів при послідовному з’єднанні:
Енергія електричного поля. Енергія електричного поля зарядженого провідника обчислюється за формулами:
