Что такое электрическая емкость конденсатора
Перейти к содержимому

Что такое электрическая емкость конденсатора

  • автор:

Что такое электрическая емкость конденсатора

Бог проявил щедрость,
когда подарил миру такого человека.

Светлане Плачковой посвящается

Издание посвящается жене, другу и соратнику, автору идеи, инициатору и организатору написания этих книг Светлане Григорьевне Плачковой, что явилось её последним вкладом в свою любимую отрасль – энергетику.

  • Книга 1. От огня и воды к электричеству
  • Книга 2. Познание и опыт — путь к современной энергетике
  • Книга 3. Развитие теплоэнергетики и гидроэнергетики
  • Книга 4. Развитие атомной энергетики и объединенных энергосистем
  • Книга 5. Электроэнергетика и охрана окружающей среды. Функционирование энергетики в современном мире

Книга 2. Познание и опыт — путь к современной энергетике

  • Книга 2. Познание и опыт — путь к соврем
  • ЧАСТЬ 3. Развитие учения об электричеств
  • Раздел 5. Первые наблюдения и эксперимен

5.5. Электрическая емкость. Конденсатор

Дальнейшие опыты с распределением электричества по поверхности наэлектризованного проводника, проводимые Кулоном и другими естествоиспытателями, позволили установить, что равномерное распределение электричества имеет место только на правильной шаровой поверхности. В общем случае заряд неравномерен и зависит от формы проводника, будучи больше в местах большей кривизны. Отношение количества электричества на части поверхности проводника к величине этой поверхности назвали плотностью (толщиной) электрического слоя. Экспериментально было установлено, что электрическая плотность и электрическая сила особенно велики в местах поверхности, имеющих наибольшую кривизну, особенно на остриях. Величину, характеризующую зависимость потенциала наэлектризованного проводника от его размеров, формы и окружающей среды, называют электроемкостью проводника и обозначают буквой С . Электроемкость проводника измеряется количеством электричества, необходимым для повышения потенциала этого проводника на единицу: С = q/ ϕ. За единицу электроемкости в системе СИ принимается 1 фарада (1 Ф). Фарадой называется электроемкость проводника, которому для повышения его потенциала на один вольт нужно сообщить один кулон электричества. Электроемкостью, равной 1 Ф, обладал бы шар радиусом 9·10 6 км, что в 23 раза больше расстояния от Земли до Луны. Если проводник соединить с источником электричества определенного потенциала, то проводник получит электрический заряд, зависящий от емкости проводника. Его емкость, а, следовательно, и количество электричества, которым он заряжается, увеличиваются, если приблизить к нему второй проводник, соединенный с землей. Конструкция, состоящая из двух проводников, разделенных изолятором, с электрическим полем между ними, все силовые линии которого начинаются на одном проводнике, а заканчиваются на другом, была названа электрическим конденсатором. При этом оба проводника называются обкладками, а изолирующая прокладка – диэлектриком. Процесс накопления зарядов на обкладках конденсатора называется его зарядкой. При зарядке на обеих обкладках накапливаются равные по величине и противоположные по знаку заряды. Поскольку электрическое поле заряженного конденсатора сосредоточено в пространстве между его обкладками, то электроемкость конденсатора не зависит от окружающих тел. Электроемкость конденсатора измеряется отношением количества электричества на одной из обкладок к разности потенциалов между обкладками: С = q/ U. 1 Ф – электроемкость такого конденсатора, который может быть заряжен количеством электричества, равным 1 Кл, до разности потенциалов между обкладками, равной 1 В. Например, электрическая емкость плоского конденсатора в системе СИ определяется по соотношению: С = εε 0 S/ d, где ε – диэлектрическая проницаемость материала, находящегося между обкладками конденсатора; ε 0 – диэлектрическая проницаемость вакуума; S – величина площади поверхности пластины (меньшей, если они не равны); d – расстояние между пластинами. Если обкладки заряженного конденсатора соединить проводником, то заряды будут переходить с одной обкладки на другую и нейтрализуют друг друга. Этот процесс называется разрядкой конденсатора. Каждый конденсатор рассчитан на определенное напряжение. Если напряжение между обкладками станет слишком большим, то разрядка может произойти и непосредственно через диэлектрик (без соединительного проводника), т.е. получится пробой диэлектрика. Пробитый конденсатор к дальнейшему употреблению не пригоден. Для получения электроемкости нужной величины конденсаторы соединяют в батарею. На практике встречается как параллельное, так и последовательное соединение конденсаторов.

  • Введение
  • ЧАСТЬ 1. Искусство познавать окружающий мир
  • ЧАСТЬ 2. Развитие учения о теплоте, термодинамику, теплопередачу и тепловые машины
    • Раздел 1. Теплота
      • 1.1. Агрегатные состояния тел
      • 1.2. Природа теплоты. Принцип эквивалентности. Закон сохранения энергии
      • 1.3. Энергия. Виды энергии и их особенности
      • 1.4. Теплоемкость
      • 2.1. Предмет и метод термодинамики
      • 2.2. Основные понятия и определения
      • 2.3. Первый закон термодинамики
      • 2.4. Второй закон термодинамики
      • 2.5. Понятие эксергии
      • 2.6. Третий закон термодинамики (тепловой закон Нернста)
      • 2.7. Энтропия и беспорядок (cтатистический характер второго закона термодинамики)
      • 2.8. Философско-методологические основы второго закона термодинамики
      • 2.9. Термодинамика на рубеже XXI века. Состояние и перспективы
      • 3.1. Способы переноса теплоты
      • 3.2. Классификация способов переноса теплоты
      • 3.3. Некоторые основные направления развития теории и практики теплопередачи на современном этапе
      • 4.1. Паровые двигатели (паровые машины; паровые турбины)
        • 4.1.1. Паровые машины
        • 4.1.2. Паровые турбины
        • Раздел 5. Первые наблюдения и экспериментальные исследования электричества и магнетизма. Открытие основных свойств и законов электричества
          • 5.1. Первые сведения об электричестве трения и магнетизме
          • 5.2. Электропроводность. Проводники и изоляторы
          • 5.3. Два рода электрических зарядов. Закон Кулона
          • 5.4. Электрическое поле и его характеристики
          • 5.5. Электрическая емкость. Конденсатор
          • 5.6. Электрическая машина трения. Индукционная машина
          • 5.7. Опыты с электрическим разрядом. Изучение атмосферного электричества
          • 6.1. Открытие гальванического тока
          • 6.2. Исследование электрической цепи. Законы Ома и Кирхгофа
          • 6.3. Электромагнетизм. Электромагнитная индукция
          • 7.1. Оборачиваемость электрической и тепловой энергии. Закон Джоуля-Ленца
          • 7.2. Открытие вольтовой дуги. Дуговые электрические лампы
          • 7.3. Лампы накаливания
          • 7.4. Термоэлектрический ток
          • 7.5. Зарождение основ электродинамики
          • 8.1. Первые электрические машины
          • 8.2. Создание центральных электростанций
          • 9.1. Первые электродвигатели
          • 9.2. Использование электрической тяги
          • 9.3. Электродвигатели переменного тока
          • 10.1. Электролиз, гальваностегия, гальванопластика
          • 10.2. Другие направления применения химического действия тока
          • 10.3. Техническое применение теплового действия тока
          • 11.1. Первые опыты по передаче электричества на расстояние
          • 11.2. Первые системы передачи электроэнергии постоянным током
          • 11.3. Передача электроэнергии переменным током
          • 11.4. Трансформация электроэнергии
          • 11.5. Усовершенствование конструкции линий электропередачи
          • 12.1. Первые шаги по объединению
          • 12.2. Основные способы соединения сетей
          • 12.3. Реализация объединения электрических сетей в первой трети ХХ века
          • 12.4. Преимущества соединения сетей
          • 12.5. Основные технические проблемы соединения сетей
          • 15.1. От первых электростанций и линий электропередачи к объединенной энергетической системы Украины
          • 15.2. Создание и становление Киевской энергосистемы
          • 15.3. Становление энергетики Западной Украины
          • Раздел 16. От открытия радиоактивности до цепной реакции деления урана
            • 16.1. На сцену выходит уран. Радиоактивность
            • 16.2. Энергия атома
            • 16.3. Радиоактивные элементы в периодической системе
            • 16.4. Первые ядерные реакции. Открытие нейтрона
            • 16.5. Искусственная радиоактивность
            • 16.6. Нейтрон вступает в действие. Деление урана. Плутоний
            • 16.7. Цепная ядерная реакция деления урана

            Использование материалов сайта разрешено при условии наличия ссылки на сайт.
            Перепечатка материалов с других источников (СМИ, наших партнеров) возможен в случае указания первоисточника.

            © 2012-2013 Энергетика: история, настоящее и будущее

            • У к р а ї н с ь к а
            • Р у с с к и й

            Электроемкость. Конденсаторы

            Если у нас есть два проводника, изолированных друг от друга, которым мы сообщаем некоторые заряды (обозначим их соответственно q 1 и q 2 ), то между ними возникнет определенная разность потенциалов. Ее величина будет зависеть от формы проводников, а также от исходных величин зарядов. Обозначим такую разность Δ φ . Если мы говорим о разности, возникающей в электрическом поле между двумя точками, то ее обычно обозначают U .

            В рамках темы данной статьи нам больше всего интересна такая разность потенциалов между проводниками, когда их заряды противоположны по знаку, но равны друг другу по модулю. В таком случае мы можем ввести новое понятие – электрическая емкость (электроемкость).

            Заполнение пространства между проводниками диэлектрическим материалом может увеличить электроемкость плоского конденсатора в число раз, кратное undefined.

            Справедливость обеих формул, приведенных выше, не зависит от количества конденсаторов в батарее.

            Как рассчитать электроемкость батареи конденсаторов

            Рисунок 1 . 6 . 5 . Смоделированное электрическое поле плоского конденсатора.

            Электрическая емкость. Конденсаторы. Емкость конденсатора.

            Уединенным будем называть проводник, размеры которого много меньше расстояний до окружающих тел. Пусть это будет шар радиусом r . Если потенциал на бесконечности принять за 0, то потенциал заряженного уединенного шара равен: , где e — диэлектрическая проницаемость окружающей среды. Следовательно:

            эта величина не зависит ни от заряда, ни от потенциала и определяется только размерами шара (радиусом) и диэлектрической проницаемостью среды. Этот вывод справедлив для проводника любой формы.

            Электрической емкостью проводника наз. отношение заряда проводника к его потенциалу: .

            Емкость определяется геометрической формой, размерами проводника и свойствами среды (от материала проводника не зависит). Чем больше емкость проводника, тем меньше меняется потенциал при изменении заряда.

            Емкость шара в СИ:

            Единицы емкости.

            Емкостью (фарад) обладает такой проводник, у которого потенциал возрастает на 1 В при сообщении ему заряда в 1 Кл.

            Емкостью обладал бы уединенный шар, радиус которого был бы равен 13 радиусам Солнца.

            Емкость Земли 700 мкФ

            Если проводник не уединенный, то потенциалы складываются по правилу суперпозиции и емкость проводника меняется.

            1 мкФ=10 -6 Ф

            1нФ=10 -9 Ф

            1пФ=10 -12 Ф

            Конденсаторы (condensare — сгущение) .

            Можно создать систему проводников, емкость которой не зависит от окружающих тел. Первые конденсаторы — лейденская банка (Мушенбрук, сер. XVII в.).

            Конденсатор представляет собой систему из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники наз. обкладками конденсатора. Если заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из его обкладок.

            На рисунке — плоский и сферический конденсаторы. Поле плоского конденсатора почти все сосредоточено внутри (у идеального — все). Усферического — все поле сосредоточено между обкладками.

            Электроемкостью конденсатора называют отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между обкладками: .

            При подключении конденсатора к батарее аккумуляторов происходит поляризация диэлектрика внутри конденсатора и на обкладках появляютсязаряды — конденсатор заряжается. Электрические поля окружающих тел почти не проникают через металлические обкладки и не влияют на разность потенциалов между ними.

            Емкость плоского конденсатора.

            , т.о. емкость плоского конденсатора зависит только от его размеров, формы и диэлектрической проницаемости. Для создания конденсатора большой емкости необходимо увеличить площадь пластин и уменьшить толщину слоя диэлектрика.

            Емкость сферического конденсатора .

            Если зазор между обкладками мал по сравнению с радиусами, то формула переходит в формулу емкости плоского конденсатора.

            Виды конденсаторов

            Виды конденсаторов Виды конденсаторов

            При подключении электролитического конденсатора необходимо соблюдать полярность.

            Виды конденсаторов

            Назначение конденсаторов

            1. Накапливать на короткое время заряд или энергию для быстрого изменения потенциала.
            2. Не пропускать постоянный ток.
            3. В радиотехнике: колебательный контур, выпрямитель.
            4. Фотовспышка.

            Физика. 10 класс

            § 23. Конденсаторы. Электроёмкость конденсатора. Электроёмкость плоского конденсатора

            Во многих электротехнических и радиотехнических приборах используют устройства, способные при малых размерах накапливать значительные разноимённые электрические заряды и связанную с ними электрическую энергию. Какие это устройства и от чего зависят накопленные ими заряды и запасённая энергия?

            Рис.

            Конденсаторы. Для накапливания значительных разноимённых зарядов используют устройство, называемое конденсатором (от лат. сondensator, буквально — тот, кто уплотняет, сгущает). Простейший конденсатор – система, состоящая из двух проводников, разделённых слоем диэлектрика, толщина d которого мала по сравнению с размерами проводников ( рис. 119 ). Проводники, образующие конденсатор, называют его обкладками. На обкладках конденсатора накапливаются противоположные по знаку электрические заряды, модули которых равны. Процесс накапливания зарядов на обкладках называют зарядкой конденсатора, а процесс нейтрализации зарядов при соединении обкладок конденсатора проводником — разрядкой конденсатора. Модуль заряда, находящегося на одной из обкладок конденсатора, называют зарядом конденсатора.

            Чтобы на электроёмкость конденсатора не оказывали влияние окружающие тела, его обкладкам придают такую форму, при которой поле, создаваемое разноимёнными зарядами обкладок, оказывается сосредоточенным между ними. Этому условию идеально удовлетворяют две концентрические сферы (сферический конденсатор) ( рис. 119.1 , а), почти идеально — два коаксиальных цилиндра, ширина зазора между которыми существенно меньше их длины (цилиндрический конденсатор) ( рис. 119.1 , б), и две близко расположенные пластины, размеры которых существенно превышают ширину зазора между ними (плоский конденсатор) ( рис. 119.1 , в).

            Рис.

            Из истории физики

            В 1745—1746 гг. немецкий физик Эвальд фон Клейст (1700—1748) и нидерландский физик Питер ван Мушенбрук (1692—1761) независимо друг от друга изобрели первый конденсатор — лейденскую банку. Изобретение конденсатора способствовало изучению электрических явлений, так как позволило накапливать большие электрические заряды.

            Интересно знать

            Рис.

            Широко распространённый тип конденсаторов представляют собой две ленты металлической фольги, разделённые тонкой парафинированной бумагой, полистиролом, слюдой или другим диэлектриком, которые свёрнуты в тугой рулон и запаяны ( рис. 120 ). Используют и так называемые воздушные конденсаторы, в которых изолирующим слоем, отделяющим проводники, является воздух.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *