Электроемкость. Конденсаторы

ЛЕКЦИЯ  № 4

 

 

Любые тела способны накапливать на себе электрический заряд, однако у различных тел эта способность разная – они отличаются электрической емкостью (электроемкостью), при этом электроемкость значительно зависит от уединенности тела.

- уединенный проводник

 

 

                                                                                          q ~ j

 

C =          (4-1)

 

 

Электроемкость уединенного проводника С – скалярная физическая величина, равная электрическому заряду, который нужно нанести из бесконечности на этот проводник, чтобы его потенциал увеличился на единицу.

В СИ электроемкость измеряется в фарадах (F).

Для уединенного проводника в виде шара, находящегося в каком-либо диэлектрике, можно записать

Тогда электроемкость шара

C _ш                                    (4-2)

 

Т. е. электроемкость проводника не зависит ни от его заряда, ни от его потенциала С _ш ¹ f (q, j), она зависит только от формы и размеров проводника и электрических свойств диэлектрика вокруг проводника.

 

C _ш = 1 Ф – очень большая величина ® R = 9×10⁹ м.

(R _Земли» 6,4×10⁶ м.)

Наибольшую электроемкость имеют конденсаторы – устройства, содержащие два проводника (обкладки), разделенные слоем диэлектрика. В зависимости от формы проводников (обкладок) различают плоские, сферические, цилиндрические и другие конденсаторы.

Электроемкость конденсатора С – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q на одном из проводников к разности потенциалов (напряжению) U между проводниками:

.                                    (4-3)

В СИ электроемкость измеряется в фарадах (Ф).

Электроемкость конденсатора не зависит ни от его заряда, ни от напряжения, она зависит только от размеров, формы конденсатора и электрических свойств среды между обкладками. Так, для плоского конденсатора электроемкость вычисляется по формуле:

,                                       (4-4)

где S - площадь одной из пластин конденсатора;

d - расстояние между пластинами.

Если конденсатор зарядить от источника напряжения и, отключив его от источника, изменить расстояние d или величину e, то будут меняться электроемкость С и напряжение U, а заряд q будет постоянным (q = const).

Если, зарядив конденсатор, не отключать  его от источника, то при изменении e или d, будут меняться С и q, а напряжение будет постоянным (U = const).

При последовательном соединении конденсаторов (рис.) их общая электроемкость вычисляется по формуле:

,         (4-5)

 

при параллельном (рис.) -

.            (4-6)

 

 

Если между обкладками конденсатора находятся разные диэлектрики, тогда

 

; ; .

 

 

 

 

; ; .