• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Конденсатори.

Приєднавши до одного з електрометрів замість кулі металевий диск, заряджають його так само, як і в першому досліді, й іще раз спостерігають, що із збільшенням заряду на диску пропор­ційно збільшується також його потенціал. Далі беруть другий диск, заземляють його та, розташувавши паралельно першому, зменшують відстань між дисками. При цьому стрілка електрометра показує змен­шення потенціалу.

Зближуючи диски до відстані, що трохи перевищує товщину наяв­ної пластини з діелектрика, вставляють її в зазор між дисками. Елект­рометр знов показує ще більше зменшення потенціалу. У разі віддалення пластини потенціал відновлюється до колишньої величини.

Цей дослід показує, що електроємність залежить не тільки від розмі­рів і форми провідника. Вона збільшується в разі наближення іншого провідника, а також у разі збільшення діелектричної проникності се­редовища.

Конденсатор — два провідники, що мають рівні й протилежні за знаком заряди, причому конфігурація провідників є такою, що поле, ними створюване, зосереджене в основному між провідниками.

Під електричною ємністю конденсатора розуміють фізичну величи­ну, яка дорівнює відношенню заряду, накопиченого в конденсаторі, до різниці потенціалів між його обкладками:

Чим більша ємність, тим більший заряд можна помістити на обкладки конденсатора за тієї ж різниці потенціалів між ними. Значить електроємність характеризує здатність двох провідників накопичувати електричний заряд.

19. Ємність плоского конденсатора.

Плоский конденсатор є системою з двох плоских паралельних пластин площею кожна. Відстань між пластинами набагато менша за їхні лінійні розміри.

Досліди показують, що в разі віддалення однієї пластини від іншої різниця потенціалів між ними збільшується, а це свідчить про зменшен­ня ємності конденсатора. Відповідно в разі зменшення відстані між пла­стинами ємність конденсатора збільшується, тобто електроємність кон­денсатора змінюється обернено пропорційно відстані між пластинами:

С~1/d

Не змінюючи відстані між пластинами, одну з них зсовуємо вбік — площа пластини зменшується. Акцентуємо увагу учнів на збільшенні показання електрометра, тобто електроємність конденсатора прямо про­порційна робочій площі пластин:

С~S

На досліді можна переконатися також, що ємність конденсатора не залежить від матеріалу й товщини його пластин, але залежить від вла­стивостей діелектрика, що розташований між ними:

C~.

Таким чином, електроємність плоского конденсатора визначається виразом

20. З'єднання конденсаторів.

Конденсатори можна з'єднувати по-різному, утворюючи з них ємності більші чи менші за величиною, ніж початкові.

У разі паралельного з'єднання конденсаторів різниця потенціалів на обох конденсаторах однакова, а заряди їх додаються , тобто загальний заряд двох конденсаторів . Розділимо цей вираз на різницю потенціалів :

Звідки

У разі послідовного з'єднання конденсаторів заряд обох конденсаторів однаковий, оскільки права пластина конденсатора С, і ліва пластина конденсатора С₂ утворюють замкнуту систему , повний заряд якої дорівнює нулю.

Записавши тотожність, розділимо її на заряд пластини . У результаті дістанемо

Звідки

В разі послідовного з'єднання «додаються» відстані між обкладками конден­саторів, а в разі паралельного — площі пластин.

21. Енергія зарядженого конденсатора.

Для того щоб зарядити конден­сатор, потрібно здійснити роботу з розділення позитивних і негативних зарядів. Згідно із законом збереження енергії конденсатор дістав запас енергії, що дорівнює роботі, яку здійснило під час зарядки конденсатора джерело струму, перемістивши на обкладки конденсатора заряд :

де , оскільки різниця потенціалів між пластинами конден­сатора в процесі зарядки змінювалася лінійно. Тому . Оскільки , то

22. Енергія електричного поля.

Згідно з теорією близькодії вся енер­гія взаємодії заряджених тіл сконцентрована в електричному полі цих тіл. Значить, енергія може бути виражена через основну характеристи­ку поля — напруженість.

Оскільки , а дістаємо:

З урахуванням того, що добуток площі пластин на відстань між ними , де V — об'єм, зайнятий електричним полем, дістаємо, що енер­гія однорідного поля пропорційна об'єму, який займає поле:

Густина енергії.

Неважко помітити, що енергія електричного поля в одиниці об'єму (густина енергії):

Читайте також:

1. Конденсатори. Електроємність конденсатора. З’єднання конденсаторів
2. Статичні конденсатори.

Переглядів: 1054