Конденсаторы

Уединенные проводники обладают небольшой емкостью. На практике бывает потребность в устройствах, которые бы при небольших потенциалах накапливали бы на себе (конденсировали) заметные по величине заряды.

Эти устройства получили название конденсаторов.

В основу таких устройств положен тот факт, что электроемкость проводника возрастает при приближении к нему других тел. Это вызвано тем, что под действием поля, создаваемого проводником, на поднесенном к нему теле возникают индуцированные заряды противоположного знака. Эти заряды ослабляют поле, создаваемое проводником и его потенциал понижается, что приводит к повышению его электроемкости, так как . Конденсаторы делают в виде двух проводников, помещенных близко друг к другу. Образующие конденсатор проводники называют его обкладками. Чтобы внешние тела не оказывали влияния на емкость конденсатора, обкладкам придают такую форму и так располагают друг к другу, чтобы поле, создаваемое накапливаемыми на них зарядами, было сосредоточено внутри конденсатора. Этому условию удовлетворяют две пластинки, расположенные близко друг к другу, два коаксиальных цилиндра и две концентрические сферы. Так как поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и кончаются на другой. Заряды на обкладках равны по модулю, но противоположны по знаку.

Емкостью конденсатора называется величина численно равная отношению заряда, накопленного на конденсаторе, к разности потенциалов между его обкладками,

.

Рассчитаем емкость конденсатора, состоящего из двух пластин площадью , расположенных на расстоянии друг от друга и несущие заряды и . При расстоянии между пластинками намного меньше их размеров, поле между пластинками можно считать однородным

Напряженность поля между пластинками

,

- плотность заряда, ,

.

Емкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками. Поэтому применение сегнетоэлектриков в качестве диэлектрика значительно увеличивает емкость конденсаторов. Конденсаторы характеризуются пробивным напряжением -разностью потенциалов, при которой происходит пробой – электрический разряд через слой диэлектрика. Для варьирования значениями емкости конденсаторы соединяют в батареи. При этом используется параллельное и последовательное соединение конденсаторов.