ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Конденсатори, їх типи та ємність

Самотні провідники мають дуже малу ємність (навіть куля таких розмірів як Земля має ємність лише 0,7 мФ). В той же час на практиці виникає потреба в пристроях, які могли б, маючи невеликі розміри, при невеликому відносно оточуючих тіл потенціалі накопичувати на собі (так би мовити "конденсувати") значні за величиною заряди, тобто мати велику ємність. Такі пристрої називають конденсаторами.

Конденсатори будуються на тому принципі, що ємність провідника зростає у разі наближення до нього інших тіл – внаслідок виникнення на провіднику зарядів, індукованих іншими тілами. Саме тому на практиці застосовуються конденсатори – системи з провідників, розміщених близько один відносно одного. Конденсатором називають систему з двох металевих електродів (обкладинок) з однаковими по модулю, але протилежними по знаку зарядами розміщених на близькій відстані один від одного і розділених шаром діелектрика.Щоб електричне поле в конденсаторах не змінювалось (або точніше майже не змінювалось) під дією зовнішніх полів це поле намагаються зосередити просторі між обкладинками. Цій вимозі задовольняють дві пластини, розміщені близько одна від одної, два коаксіальних циліндра і дві коаксіальні сфери. Відповідно до цього залежно від форми обкладинок конденсатори поділяють на плоскі, циліндричні та сферичні. За природою діелектрика між обкладинками конденсатора їх поділяють на повітряні, паперові, слюдяні, керамічніта електролітичні.

Ємність конденсаторів визначають за формулою:

де заряд однієї з обкладинок конденсатора; різниця потенціалів (або напруга) між ними.

Електричну ємність конденсатора вимірюють у тих самих одиницях, що і ємність самотнього провідника.

Розрахуємо ємність плоского, циліндричного тасферичного конденсаторів.

1) Ємність плоского конденсатора. Плоский конденсатор складається з двох паралельних металевих пластин площею кожна, які розташовані на відстані одна від одної і мають заряди + і – (рис 7.3). Відстань між пластинами будемо вважати малою порівняно з лінійними розмірами цих пластин. Тому крайовими ефектами можна знехтувати і поле між обкладинками вважати однорідним. Це поле неважко розрахувати, скориставшись формулою для поля двох нескінченних паралельних різнойменно заряджених площин. Різниця потенціалів між такими площинами з поверхневою густиною заряду , розташованими одна від одної на відстані , дорівнює:

.

Отже, підставивши в загальну формулу для обчислення ємності величину , отримаємо таку формулу для ємності плоского конденсатора:

.

2) Ємність циліндричного конденсатора.Для визначення ємності циліндричного конденсатора, який складається з двох порожнистих коаксіальних циліндрів з радіусами і ( ), вставлених один в другий (рис. 7.4), знову таки знехтуємо крайовими ефектами і вважатимемо поле радіально-симетричним і зосередженим між циліндричними обкладинками. Різницю потенціалів між обкладинками розрахуємо за формулою для поля рівномірно зарядженого нескінченного циліндра з лінійною густиною ( – довжина обкладинок). У разі наявності діелектрика між обкладинками різниця потенціалів

.

Отже, підставивши цю формулу в формулу для ємності , отримаємо такий вираз для ємності циліндричного конденсатора:

.

3) Ємність сферичного конденсатора. Такий конденсатор складається з двох концентричних обкладинок, розділених сферичним шаром діелектрика (рис. 7.5). Оскільки різниця потенціалів між двома точками, що лежать на відстані і ( ) від центра зарядженої сферичної поверхні за наявності діелектрика між обкладинками визначається залежністю:

,

то підставивши цю залежність в формулу для ємності , отримаємо такий вираз для ємності сферичного конденсатора:

.

У випадку малої величини зазора порівняно з радіусом сфери ( ) вирази для ємності сферичного і плоского конденсаторів співпадають (оскільки – площа сферичної обкладинки):

.

Рис. 7. 3 Рис. 7.4 Рис. 7.5


Лекція 08

Постійний електричний струм

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти