ЛЕКЦИЯ №13 ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ. КОНДЕНСАТОРЫ. ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ.




Понятие об электроемкости возникло во времена Франклина, когда электричество рассматривалось как некая жидкость, перетекающая от одних тел к другим. В этом представлении емкость является характеристикой способности тела накапливать электрический заряд.

Если электрические свойства проводника смоделировать в виде прямого цилиндра, то:

h
V
S
V – объем электрической → q- заряд

жидкости

h – высота уровня → - потенциал

электрической

жидкости

- S - площадь основания, → С – емкость

характеризующая

вместимость сосуда

 

Современное понятие о емкости:

будем поочередно помещать на уединенный проводник заряды qi и определять при этом величину потенциала проводника ji. Если отношение поверхностной плотности заряда для любой фиксированной точки (xi,yi,zi) на поверхности проводника σ1 (xi,yi,zi)/ σ2 (xi,yi,zi)

равно отношению зарядов q1/q2, которые сообщаются проводнику, то потенциал проводника ji пропорционален заряду проводника:

В качестве коэффициента пропорциональности выступает 1/C, где С – электроемкость (емкость) проводника:

 

 

Емкость – это физическая величина, характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд, численно равная количеству электричества, которое необходимо сообщить проводнику, чтобы увеличить его потенциал на единицу.

В системе единиц СИ q измеряется в кулонах, j- в вольтах, емкость С в фарадах.

Более мелкие единицы измерения микро- и пико- фарады

1μkф = 10-6 ф и 1пф = 10-12 ф

Емкость уединенного шара

Потенциал шара:

 

Если в выражение для емкости уединенного шара подставить радиус Земли R= 6400 км, то

Емкость Земли составит всего 7×10-4 Ф.

 

КОНДЕНСАТОРЫ

Емкость уединенных проводников чрезвычайно мала, в то время как потребности техники – большие емкости.

Конденсатор – это система, состоящая из двух или более проводников, разделенных диэлектриком, и обладающих взаимной электрической емкостью, много большей емкости каждого из проводников.

 

Пластины заряженного конденсатора несут одинаковые по величине и противоположные по знаку заряды, так что силовые линии электрического поля начинаются на + заряженной

пластине и оканчиваются на – заряженной пластине. По виду конденсаторы бывают плоскими, сферическими, цилиндрическими

Плоский конденсатор

d- расстояние между пластинами

S – площадь пластин

ε – диэлектрическая проницаемость

диэлектрика между пластинами

 


Цилиндрический конденсатор

R1- радиус внешнего цилиндра

R2- радиус наружного цилиндра

h-высота цилиндров

Сферический конденсатор


R1- радиус внешней сферы

R2- радиус наружной сферы

Конденсаторы в электрических цепях.

Конденсатор не проводит постоянный ток!

(при подключении конденсатора к источнику постоянного напряжения возникает кратковременный ток, приводящий к зарядке пластин конденсатора)

С2    
С1    
С3    
Параллельное соединение конденсаторов

 

 

 

Последовательное соединение конденсаторов

С1 С2 С3    

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: