Тема 1.2. Электрическая емкость и конденсаторы

Конденсатором называется устройство, состоящее из двух проводящих пластин (обкладок), разделенных слоем диэлектрика (рис.1.1.1).

Конденсатор обладает свойством накапливать и удерживать на обкладках равные по величине и противоположные по знаку заряды. Одним из параметров конденсатора является электрическаяемкость, равная отношению заряда одной из обкладок (Q) к величине напряжения между обкладками (U).

Единицей измерения электрической емкости конденсатора является Фарада

 (). Обычно пользуются более мелкими единицами: микрофарадой и пикофарадой (1мкФ=10^-6Ф, 1пФ=10^-12Ф).

       Емкость конденсатора зависит от формы и размеров его обкладок, их взаимного расположения и расстояния между ними, а также от свойств диэлектрика, разделяющего обкладки. Так для плоского конденсатора емкость можно выразить следующей формулой:

где S – площадь пластины, d–расстояние между пластинами.

       Для получения необходимой емкости или при входном напряжении, превышающем номинальное напряжение конденсатора, применяются различные способы соединения конденсаторов.

       При последовательном соединении заряды на обкладках всех конденсаторов будут одинаковые по величине, т.к. от источника питания они поступают только на внешние обкладки, а на внутренних получаются в результате разделения зарядов.

       Сумма напряжений на отдельных конденсаторах равна напряжению, приложенному к цепи.

       Выражая напряжения на конденсаторах через емкость и количество заряда, получаем:

       Или, сокращая на Q, получаем выражение для эквивалентной емкости последовательно соединенных конденсаторов:

       При параллельном соединении конденсаторов напряжения на всех конденсаторах одинаковы

Заряд, полученный всеми параллельно соединенными конденсаторами равен сумме зарядов отдельных конденсаторов

Выражая заряд через емкость и напряжение, получаем:

Или, сокращая на U, получаем выражение для эквивалентной емкости параллельно соединенных конденсаторов:

Схемы последовательного и параллельного соединения конденсаторов показаны на рис.1.1.2.

Т.к. конденсатор накапливает заряд, можно сказать, что он запасает энергию в виде энергии электрического поля, которая выражается формулой: