Конденсатор – набор проводников, служащий для накопления электрического заряда. Конденсаторы состоят из двух проводников и разделяющего их диэлектрика, причем толщина диэлектрического слоя много меньше размеров проводников (рис. 3).
Рис. 3. Схематическое изображение конденсатора
Особое внимание мы будем уделять так называемым плоским конденсаторам (слой диэлектрика расположен между двумя плоскими пластинами проводника). На электрической схеме конденсатор обозначается следующим образом (рис. 4):
Рис. 4. Условное обозначение конденсатора на электрической схеме
Емкость конденсатора определяется так же, как и любая другая электроемкость, однако с небольшим отличием (так как речь идет о системе проводников, а не о отдельно взятом проводнике, в формуле фигурирует не потенциал, а разность потенциалов или напряжение)
Здесь: 
– заряд на обкладках конденсатора (так называются проводники, из которых состоит конденсатор); 
– напряжение между обкладками конденсатора.
Единица измерения емкости: Ф – фарад
Однако, конечно же, емкость конденсатора – не постоянная величина, она зависит от конструкторских особенностей самого конденсатора. В случае плоского конденсатора эта зависимость имеет следующий вид:
Здесь: 
– диэлектрическая проницаемость среды; ε0 – электрическая постоянная; 
– площадь обкладки конденсатора; 
– расстояние между обкладками.
В конденсаторах роль диэлектрической прослойки, как правило, выполняет пропитанная соответствующим составом бумага, расположенная между двумя тонкими листами металла (рис. 5).
Рис. 5. Устройство конденсатора
Конденсаторы можно разделить на три основных типа:
|
|
Конденсатор постоянной емкости – это свернутая в рулон упомянутая выше трехслойная лента (две ленты проводника и лента диэлектрика между ними). Конденсаторы переменной емкости – приборы, используемые в радиотехнике, позволяющие регулировать параметры, от которых зависит емкость – ширина пластин и расстояние между ними (рис. 6). Батарея же конденсаторов – это несколько конденсаторов, связанных по определенной схеме.
Рис. 6. Модель конденсатора переменной емкости
Конденсатор – прибор для накопления заряда, и проводники, на которых накапливается заряд, создают между собой электрическое поле, а значит, конденсатор обладает некоторой энергией. Энергия конденсатора, по закону сохранения энергии, должна быть равна работе, выполненной по разделению зарядов.
Как мы уже знаем, работа по перемещению заряда в поле равна:
Здесь: – заряд; 
– напряженность; – модуль перемещения.
И теперь, если рассмотреть наш случай поля конденсатора, получается, что напряженность создается одновременно двумя обкладками, и для рассмотрения одной обкладки мы должны записать
Рис. 7. Однородное поле конденсатора
Воспользовавшись теперь формулой связи напряженности и напряжения из прошлого урока:
Формула для энергии конденсатора принимает вид:
Использовав в этой формуле формулу определения емкости конденсатора, можно получить еще две формы записи для энергии:
или
