Capacitatea electrică este raportul de încărcare a condensatorului la tensiune pe ea. Condensatoare: Scop, Dispozitiv, Principiu Distanța de acțiune între plăcile de formula condensatorului plat

Detalii 21 ianuarie 2017

Care este un astfel de condensator? Condensatorul este doi conductori separați printr-un strat dielectric. Este de dorit ca grosimea stratului dielectric să fie mai mică decât dimensiunea plăcilor.

Ce este chiar acum? Puteți lua două plăci metalice (nu dirijori?), Localizați-le lângă celălalt (aer nu dielectric?) Și va fi un condensator direct? Da, este adevarat! Între două plăci din aer va exista o capacitate și, în cazul general, acest sistem cade sub definiția condensatorului. Un alt lucru este cât de bine vor fi parametrii la un astfel de condensator autoaplu ... cu toate acestea, parametrii mai târziu. Să ne dăm seama acum, ce procese apar în condensator atunci când este conectat la o sursă de tensiune constantă.

Domnilor, vă întreb acum să vă acordați atenția asupra figurii 1.

Figura 1 - Procesele din condensator

Da, se pare ca ceva ca un pic cam prost, dar acum vom discuta totul si devine mai clarat. Deci, vedem două plăci ale condensatorului: roșu și albastru. Conectăm placa roșie la plus de sursa de tensiune constantă și albastru - la minus. După aceea, pornim sursa. Ce se întâmplă? În primul moment, vor apărea un curent electric: electronica va rula de la sursa minus a firului albastru. Ei alerg să fugă la ei înșiși, ei au de succes la placa albastră și aici BATZ - brusc dielectric (care între plăci condensator)! Ce să fac? Și nu face nimic. Prin dielectrică, nu trec prin. Pentru ei, acesta este un perete insurmontabil. Prin urmare, ei încep să se acumuleze pe placa albastră. În același timp, o taxă negativă -Q crește o placă albastră din cauza excesului de electroni. Lăsați-i să se arate acolo de acum, și încă mai avem în considerare ceea ce se face pe placa roșie.

Procesele similare apar acolo, doar un pic înăuntru. De fapt, electronica de la ea încep să fugă treptat și o încărcătură pozitivă + Q, datorită deficienței electronilor începe pe placa roșie. Ei alerg de la firul ei roșu pe o sursă de putere plus. Și cel mai interesant lucru este că câte erectori au convins de o sursă minus prin intermediul firului albastru, exact același lucru pentru a se întoarce prin firul roșu de pe sursa Plus (taxele + Q și -Q vor fi egale unul cu celălalt). Din nou! Cât am fugit de minusul sursei, aceeași sumă va veni la sursa Plus. Și în ciuda faptului că lanțul este de fapt deschis: între plăcile dielectricului condensator care nu cheltuiește curentul! Cum iese? Ce ar fi bine să înțelegeți, vă recomand să vă familiarizați cu acest articol despre câmpul electric. Aici fizica procesului este similară. Electronii care vin la un minus și se odihnesc în dielectrică nu pot rula, da. Dar pot crea câmp electric,care prin acest strat al dielectrică afectează electronii pe un ochi roșii și, ca și cum ar fi împingându-i de pe el pe fir. Liniile de alimentare ale acestui câmp sunt prezentate în figura 1 cu linii negre. Astfel, curentul de curgere atât în \u200b\u200bfirul albastru, cât și în roșu și ambele curenți sunt egale între ele. În ceea ce privește câmpul electric, este concentrat în principal între plăcile de condensator. În mod ideal, este, în general, totul înăuntru, dar, de fapt, desigur, acest lucru nu funcționează.

Dar să ne întoarcem la procesul de acumulare pe plăcile condensatorului. Cât durează acolo? Nu la infinit? Desigur că nu! Amintiți articolul despre tensiune. Cu cât avem mai mult electroni în condensatorul albastru și cu atât mai mult lipsa de roșu, cu atât este mai mare tensiunea pe condensator. Aceasta este, simultan ca electronii se acumulează pe planul unui condensator și se îndepărtează pe cealaltă, tensiunea crește pe condensator. Și acest proces se va opri când tensiunea de pe condensator este comparată cu tensiunea la sursa de alimentare. În general, dacă se apropie de întrebarea este oficial, tensiunea pe condensator nu va fi niciodată egală cu tensiunea sursei, îl va deplasa infinit, dar totuși să fie întotdeauna puțin mai puțin. De ce așa, să discutăm mai târziu. Acum voi spune doar că, în practică, aproape întotdeauna neglijat, având în vedere că condensatorul este acuzat complet la tensiunea egală cu tensiunea de alimentare. Deci, de îndată ce această cantitate de electroni vine să funcționeze, tensiunea pe condensator vine cu tensiunea sursei de alimentare, curentul din lanț se va opri. În același timp, taxa suplimentară a condensatorului va înceta. Aici din nou, din nou, din nou, este potrivit pentru a aduce analogie cu hidraulica. Cu un șofer, în general. Imaginați-vă că este conectat la macara (analogul sursei de tensiune) prin furtun (analogul de sârmă) al oricărui rezervor. Conexiunea trebuie sigilată, altfel analogia nu va fi corectă. Deschidem robinetul și șoferul de pe furtun va intra în rezervor și se va acumula acolo (în același mod pe care electronii alerg la condensator și încărcarea este formată acolo). Apa nu se oprește exact când presiunea apei din rezervor devine egală cu presiunea apei din țevi (în același mod pe care încărcarea de condensator se oprește atunci când tensiunea este comparată cu tensiunea sursă). Când acoperind macara și deconectarea furtunului, apa, desigur, va rămâne în rezervor.

Și acum cele mai interesante . Luăm și deconectăm condensatorul de la sursa de alimentare. În acest caz, electronii în plus pe placa albastră în comparație cu placa roșie vor fi salvate. Și asta înseamnă asta la deconectarea condensatorului de la sursă, ea însăși va produce tensiunea la care a fost încărcată! Poate funcționa ca sursă de tensiune. Aceasta este, dacă atașăm orice rezistor la plăcile sale, atunci va curge prin el. Adevărat, există o diferență mare și importantă între un condensator încărcat dintr-o sursă de tensiune cu drepturi depline. Când lucrați la sarcină, tensiunea de pe condensator va cădea, iar fluxurile mai curente, cu atât mai rapid picăturile de tensiune. Motivul pentru care cred că este clar - când fluxurile curentului electric, electronii cu clemă albastră vor fi returnați la roșu până când încărcarea fiecăruia dintre plăci devine zero. Apoi, curentul se va opri. Spre deosebire de o sursă de tensiune deplină, nu există o forță terță parte, datorită căreia tensiunea poate fi menținută la un nivel constant.

În general, cât timp poate această descărcare foarte curentă a unui condensator izolat? Și ce depinde de cantitatea de electroni acumulați de plăci? Este rezonabil să presupunem că acest lucru ar trebui să depindă de configurația condensatorului. Poate de la distanța dintre plăci? Sau de la dimensiunea lor? Și ceea ce este în general un condensator? Există răspunsuri la toate aceste întrebări. Condensatorul este caracterizat în primul rând de o capacitate electrică. Capacitatea electrică este raportul de încărcare a condensatorului la tensiune pe ea.

Sub taxa Q a condensatorului aici este înțeleasă aici + Q sau -Q oricare dintre plăci, deoarece sunt egale unul cu celălalt.

Capacitatea este măsurată în Faradini (F):

Capacitatea în 1 f este considerată foarte mare. Numai tipul special de condensatori are condensatoarele unei astfel de ordonanțe - ionistori. În mod obișnuit, în practică, condensatoarele au un recipient de la picofradew (10 -12) unități la unitățile milifara (10 -3).

În general, această determinare a recipientului poate părea un pic ciudat. Cum obținem o taxă? Ce altceva pentru tensiune, care este, de fapt, este egal? Domnilor, cipul aici este asta tensiunea pe condensator este direct proporțională cu încărcarea acumulată în el:

În principiu, este logic. Cei mai mulți electroni acumulați pe o lampă albastră și cu atât vor fi mai convinși cu roșu, cu atât va fi mai multă tensiune. Dar exact ce este această dependență, care, de fapt, coeficientul de proporționalitate între încărcare și tensiune este deja determinat dispozitivul însuși condensatorAsta este, capacitatea sa.

Un cititor nerăbdător acum poate spune ceva de genul "Ei bine, da, da, totul este minunat, mi-am dat seama că acuzația este direct proporțională cu Darling. Dar am luat deja două bucăți de folie din bucătărie, pavate între ele pachetul Celofan și nu pot aștepta să aflu ceea ce am containerul? Ce este propus să perceapă acest bun de la baterie la o anumită tensiune și apoi la cineva într-un mod necunoscut de a lua în considerare numărul de suprasolicitare a electronilor la o bucată de folie minus? "Nu, desigur, nu, domnilor. Nu vom recalcula nici un electroni, nu suficient. Formula dată de noi este doar o definiție formală a capacității, totuși, uneori va fi utilă pentru noi. Luați în considerare aceeași capacitate pentru o altă formulă. Ea este foarte simplă și cu permisiunea dvs. nu-i voi da concluzia. Deci, formula pentru calcularea capacității unui astfel de condensator plat arată așa

unde

C este containerul nostru pe care îl căutăm;

ε este permeabilitatea dielectrică a dielectrică. Din acea foarte, care sunt între două plăci. Am menționat despre ea aici în acest articol. Cei care au ratat, reamintesc - valoarea este tabelar, pentru fiecare material propriu. Dacă aveți nevoie de oricare dintre materialele dvs. - Google pentru a vă ajuta;

ε 0 \u003d 8,85 · 10 -12 - Constant electric. Ce am examinat pe scurt acest lucru. Dacă este prea leneș să se aprofundeze, dar este necesar să se calculeze recipientul - luați-o egală 8.85 · 10 -12 Si tot;

S - Pătratul plăcii condensatorului. Oricine să aleagă de la - albastru sau roșu, se presupune că sunt identice;

d - distanța dintre plăcile condensatorului.

Dacă înlocuim suprafața în metri pătrați, iar distanța dintre plăci este pur și simplu în metri, atunci obținem recipientul în farade. Acum știind configurația dvs. condensator, puteți calcula cu ușurință recipientul.

În practica mea de inginerie, trebuia să proiectez acest tip de condensatori și acum voi spune despre acest proces. Pentru a lucra nodul unui dispozitiv, a fost necesar să se organizeze un condensator cu o capacitate de aproximativ 1 pf, conceput pentru o tensiune de aproximativ 300 V. A fost necesar să se asigure dimensiunile minime posibile și, dacă este posibil, să nu folosim Baza de elemente Bourgeois. Prin urmare, sa decis să se facă un astfel de condensator pe placa de circuite imprimate. Uitați-vă la figura 2.

Figura 2 - Condensator de casă

Ca un condensator dielectric, se comportă, în sine, baza de bord a circuitului imprimat în sine. A fost de la mine din fibră de sticlă a mărcii FR-4 cu constantă dielectrică ε \u003d 4,5. Grosimea fibrei de sticlă a fost de 1,5 mm. Ca condensator, locurile din folia de cupru se află deasupra celeilalte. Deci, avem un container, distanța dintre plăcile condensatorului și permeabilitatea dielectrică a dielectricului. Rămâne să se calculeze zona poligoanelor de cupru pe care va trebui să le punem pe placa de circuite imprimate. Pentru a face acest lucru, pur și simplu exprimăm de la formula noastră pentru container și înlocuim difera.

Asta este, poligoanele de cupru de forme pătrate pot efectua ca plăci de condensator.

Este destul de adecvată dimensiuni care nu sunt greu de organizat. Vreau să rețineți că dispozitivul cu astfel de condensatori de casă a fost făcut și funcționează cu succes până acum.

În concluzie, aș dori să spun că atunci când elaborează astfel de condensatori de acasă, ar trebui să se țină cont de faptul că această abordare vă permite să obțineți condensatori cu parametri foarte exemplificați și relativ instabili. Faptul este că constanta dielectrică a fibrei de sticlă nu este permanentă de la petrecere la petrecere și poate suferi schimbări în intervalul de temperatură. În cererea mea, magnitudinea acestui container a fost o magnitudine non-critică, s-ar putea schimba pentru zeci de procente în procesul de lucru fără consecințe grave pentru produs. Dacă cea mai mare acuratețe și stabilitate a condensatorului, cu siguranță, ar trebui să aibă preferința condensatorilor de producție industrială cu o dielectrică de înaltă calitate.

În acest sens, terminăm primul articol despre condensatoare. Va urma. Tot ce ai noroc și până acum!

Alăturați-vă nostru

Elementele de bază\u003e Sarcini și răspunsuri\u003e câmp electric

Capacitatea electrică (pagina 1)

1 De câte ori este schimbată capacitatea razei Radius R, dacă este mai întâi plasată în kerosen (constantă dielectricăe. 1 \u003d 2), apoi la glicerină (constantă dielectricăe 2 \u003d 56,2)?
Decizie:
626. Capacitatea castronului conductiv în kerosen și în glicerină

Atitudinea lor

2 Condensatorul plat are un container C \u003d 5 pf. Care este localizată pe fiecare dintre plăcile sale, dacă diferența potențială dintre eleV \u003d 1000 V?

Decizie:
Taxa de pe placa este încărcată pozitiv, q \u003d cv \u003d 5kl.

3 Densitatea încărcăturii pe plăci ale unui condensator de vid plats. \u003d 0,3 μl / m2. Zona plăcii 5 \u003d 100 cm2, condensator de capacitate C \u003d 10 PF. Ce viteză dobândește electronul, trecând distanța dintre plăcile condensatorului?

Decizie:

4 Un condensator de aer plat este alcătuit din trei plăci conectate, așa cum se arată în fig. 77. Zona fiecărei plăcis. \u003d 100 cm2, distanța dintre ele d \u003d 0,5 cm. Găsiți capacitatea condensatorului. Modul în care capacitatea de condensator se schimbă atunci când este scufundată în glicerină (constantă dielectricăe \u003d 56,2)?

Decizie:
Condensatorul celor trei plăci pot fi vizualizate ca două condensatoare de aer cu o capacitatee 0. S / D conectat în paralel (fig.77). Prin urmare, capacitatea totală (fără dielectrică)

Când scufundați condensatorul în capacitatea lui Glicerin

5 Condensatorul constă înn. Placi din alamă așezate cu benzi de sticlă de grosime d \u003d 2 mm. Plaza de frunze de alamă și tampoane de sticlă sunt egaleS. \u003d 200 cm2, permeabilitatea dielectrică a sticleie. \u003d 7. Găsiți capacitatea condensatorului dacăn. \u003d 21 Concluziile condensatorului sunt atașate la foi extreme.

Decizie:

6 Minge mică având o taxăq. \u003d 10 kl, suspendat pe firul în spațiul unui condensator de aer plat, a căror plăcile rotunde sunt situate orizontal. Radius de plăcuță condensatorR. \u003d 10 cm. Când plăcile de condensator au raportat încărcătura Q \u003d 1 pl, forța firului firului a crescut de două ori. Găsiți o mulțime de minge.

Decizie:

7 Între plăcile verticale ale condensatorului de aer plat este suspendată pe firele unui transportator cu bile miciq. \u003d 10 NKL. Mass Ball.m. \u003d 6 g, zona plăcii condensatoruluiS. \u003d 0,1 m2. Ce fel de Q trebuie să informeze condensatorul la firul respins de la unghi vertical la unghia \u003d 45 °?

Decizie:
Rezistența câmpului electric din interiorul condensatorului plat este asociată cu încărcătura Q pe plăcile sale cu raportul

Greutatea mg, forța forței de tensiune a firului și forța F \u003d QE pe partea laterală a câmpului electric (fig.335) se aplică mingea în interiorul condensatorului. Cu echilibrul balonului în spațiul condensatorului (a se vedea sarcina 591) QF \u003d mg tgj, sau

8 Care încărcare va fi deținută pe firele care leagă plăcile condensatorului de aer plat și sursa de curent de tensiuneV. \u003d 6,3 V, când scufundați un condensator în kerosen (constantă dielectricăe. \u003d 2)? Placă pătată condensatorS. \u003d 180 cm2, distanța dintre plăci d \u003d 2 mm.

Decizie:
Dacă Q1 și Q2 - taxe pe plăci înainte și după imersiunea condensatorului în kerosen, atunci

9 Condensatorul de aer plat încărcat la diferența potențială VO \u003d 200 V. Condensatorul a fost apoi deconectat de la sursa curentă. Care va fi diferența dintre potențialul dintre plăci, dacă distanța dintre ele crește de lad O \u003d 0,2 mm la D \u003d 0,7 mm, iar spațiul dintre plăci umple mica (constantă dielectricăe \u003d 7)?

Decizie:
Taxa de pe plăci nu se schimbă, deci

10 Plăcile condensatorului de aer plat sunt atașate la sursa de curent cu o tensiune V \u003d 600 V. plăci pătrate ale condensatorului astfel \u003d 100 cm2, distanța dintre plăci d \u003d0,1 Vedeți ce curent va trece de-a lungul firelor cu mișcare paralelă a unei plăci de-a lungul celeilalte la viteza V \u003d 6 cm / s (fig.78)?

Decizie:
La deplasarea plăcii, condensatorul de capacitate în acest moment este determinat de partea din zona plăcilor pe care se suprapun reciproc. În momentul în care T1 și T2 Piața

unde L. \u003d Lungimea lungimii de 10 cm a plăcii. La aceste puncte în timp, condensatorul are un container

și acuzațiile pe plăcile sale

11 Găsiți o taxă pentru a comunica două paralele cu condensatoarele conectate cu rezervoareC1 \u003d 2 μF și de la 2 \u003d 1 μF pentru a le încărca la diferența potențialăV \u003d 20kv.

Decizie:
Taxa comună paralelă cu condensatoarele conectate


12 Două condensator plat identic sunt conectate în paralel și sunt încărcate la diferența potențială.V. o \u003d 6 V. Găsiți diferența dintre potențialul V între plăcile de condensatori, dacă, după deconectarea condensatoarelor din sursa de curent, un condensator a scăzut distanța dintre plăci este de două ori.

Decizie:

13 Două condensatori cu capacități C1 \u003d 1 μF și C2 \u003d 2MKF încărcate la diferențele potențialeV1 \u003d 20b și v2 \u003d 50 V. Găsiți diferența potențială V după conectarea condensatoarelor acelorași benzi.

Decizie:
14 Condensator de capacitate C1 \u003d 20 μF, încărcat la diferența potențialăV1. \u003d 100b, conectat în paralel cu diferența potențială încărcatăV1. \u003d 40 în condensator, containerul cu care cu2 Necunoscut (conectat același nume al condensatorului încărcat). Găsiți capacitatea S.2 Cel de-al doilea condensator, în cazul în care diferența potențială dintre condensatori după compus sa dovedit a fi egalăV \u003d 80 V.

Decizie:

15 Capacitatea capacității C1 \u003d 4MKF, încărcată la diferența potențialăV1. \u003d 10b, conectat în paralel cu diferența potențială încărcatăV2. \u003d 20 în capacitatea de capacitate cu2 \u003d 6 μF (conectat o plăcuță de condensare încărcată fără probleme). Care încărcare se dovedește a fi pe plăcile primului condensator după conexiune?

Decizie:
Condensatoarele se încarcă la conexiunea lor1 \u003d C 1 V 1 și Q2 \u003d C 2 V 2 . După conectarea condensatoarelor încărcate în mod corespunzător, taxa totală Q \u003d | Q2 -Q 1 | \u003d (C 1 + C2 ) V și sarcina primului condensator unde diferența V a potențialului dintre plăcile condensatorului după conexiune; De aici

16 Condensator, încărcat la diferența potențială V1 \u003d 20 V, conectată în paralel cu diferența potențială încărcatăV2. \u003d 4 în capacitatea de capacitate cu2 \u003d 33 μF (conectat plăcile încărcate în mod corespunzător ale condensatoarelor). Găsiți capacitatea S.1 Primul condensator, dacă diferența potențială dintre plăcile condensatoare după conexiunea lorV \u003d 2 V.

Decizie:
După conectarea plăcilor variete, încărcarea totală Q \u003d CV este egală cu diferența de diferență Q1 \u003d C1V1 și Q2 \u003d C2V2 separat
condensatoarele, unde C \u003d C1 + C2 este o capacitate comună după conexiune. În acest fel,

17 Capacitatea capacității C1 \u003d 1 μF, încărcată la diferența potențialăV1. \u003d 100b, conectat cu condensatorul de capacitate cu2 \u003d 2 μF, diferența potențialăV2. Pe plăcile care sunt necunoscute (conectați condensatoarele încărcate cu varietate). Găsiți diferența potențialăV2. Dacă diferența potențială dintre plăcile condensatoare după conexiunea sa dovedit a fi egalăV \u003d 200 V.

Decizie:
Înainte de a conecta tarifele primului și al doilea condensator

După conectarea multi-ori, încărcarea generală
Semnul dublu pe care l-am stabilit aici pentru că nu este cunoscut în prealabil, care dintre taxele, Q2 sau Q1 este mai mult; De aici
Decizia cu un semn minus corespunde cazului în care semnele de taxe pe plăcile primului condensator după compusul plăcilor nu se schimbă și cu un semn plus, când aceste semne devin inverse. Ca și în cazul nostru, și valoarea | v2 | Ar trebui să fie întotdeauna pozitiv, atunci există o singură decizie, cu un semn plus. Ca rezultat | v2 | \u003d 350 V.
18 Două bile conductive cu rază r1 și R 2 Este situat astfel încât distanța dintre ele este de multe ori mai mare decât raza minge mai mare. Pe raza razei r1 Taxa Q este plasată. Care sunt acuzațiile de pe bile după conectarea conductorului lor, dacă a doua minge nu a fost încărcată? Capacitatea dirijorului care leagă bilele, neglijată.

Decizie:

19 R 1 \u003d 8cm și R2 \u003d 20 cm, situat la o distanță mare una de cealaltă, au avut încărcături electriceq 1 \u003d 40 NGL și Q2 \u003d - 20 nd. Cum să redistribuiți taxele dacă bilele conectează conductorul? Capacitatea dirijorului care leagă bilele, neglijată.

Decizie:
Conductorul de bile de conectare este echivalent cu conexiunea paralelă a condensatorului. După conexiunea

20 Două bile conductive cu razăR 1 \u003d 10 cm și R2 \u003d 5 cm încărcat la potențialej 1 \u003d 20b și J 2 \u003d 10V, conectat de conductor. Găsiți densitatea de încărcare a suprafeței pe biles 1 și S 2 După conexiunile lor. Distanța dintre bile este mare în comparație cu raza lor. Capacitatea dirijorului care leagă bilele, neglijată.

Decizie:
Taxe pe bile înainte și după conectare Potențialul total al bilelor după conexiune este determinat din starea de economisire a taxei
Taxe pe prima și a doua bile după conexiune

Taxele de densitate de suprafață pe bile

21 Condensatorul de aer plat este încărcat la diferența potențialăV. o \u003d 800 V, conectată în paralel cu aceeași dimensiune cu un condensator neplăcut umplut cu dielectric. Care este constanta dielectricăe. Dielectric, dacă după conectarea diferenței potențiale dintre plăcile condensatoare sa dovedit a fi egalăV \u003d 100V?

Decizie:

22 Găsiți un recipient cu trei condensatoare de aer plate conectate în paralel. Dimensiunile condensatoarelor sunt aceleași: pătratul plăciiS. \u003d 314 cm2, distanța dintre plăci d \u003d1 mm. Cum se va schimba capacitatea a trei condensatori dacă spațiul dintre plăcile unui condensator este umplut cu mica (constantă dielectricăe1. \u003d 7), iar cealaltă - parafină (constantă dielectricăe 2 \u003d 2)?

Decizie:
Capacitatea a trei condensatori fără dielectrică La umplerea a două condensatoare dielectrice de trei condensatori

23 Într-un condensator plat încărcat, deconectat de la sursa curentă, rezistența câmpului electric este egală cu EO. Suprafața de jumătate dintre plăcile condensatoare au fost umplute cu dielectrică cu constantă dielectricăe. (Grosimea dielectrică este egală cu distanța dintre plăci). Găsiți fortarea câmpului electric E în spațiul dintre plăci libere de dielectrică.

Decizie:

Dacă distanța D dintre plăci și capacitatea C0 a condensatorului fără dielectrică, atunci diferența potențială dintre plăcile de condensator (fără dielectrică) și încărcați pe plăci Condensatorul, jumătate din care este umplut cu un dielectric, pot fi considerați ca doi condensatori paraleli conectați (fig.341) și unul nu conține un dielectric și are un container Iar în celălalt, întregul spațiu dintre plăci este umplut cu un dielectric și, prin urmare, containerul său Condensator condensator complet, jumătate din care este umplut cu dielectric,Când sursa de curent este deconectată, se păstrează încărcarea plăcilor, astfel încât diferența potențială dintre plăciV \u003d q / c, și rezistența câmpului electric în spațiu între plăci libere dielectrice,

24 Două condensatoare conexe succesive cu capacități C1 \u003d 1 μF și C2 \u003d 3 μF sunt conectate la o sursă de tensiune V \u003d 220 V. Găsiți tensiunea pe fiecare condensator.

Decizie:
Dacă V1 și V2 - tensiuni pe primul și al doilea condensator, apoi v \u003d v1 + v2, iar încărcăturile sunt aceleași și egale cu acestea
q \u003d C1V1 \u003d C2V2; De aici

Cu o consecință a condensatorilor pe un condensator de capacitate redusă, tensiunea este mai mare decât pe un condensator de un recipient mai mare.

25 Două condensatoare conexe succesive cu capacități C1 \u003d 1 μF și C2 \u003d 2 μF sunt conectate la o sursă de tensiune cu tensiune v \u003d 900 V. Este posibilă funcționarea unei astfel de scheme dacă tensiunea de testare este VNP \u003d 500 V condensator?

Decizie:
Tensiuni la primul și al doilea condensator (Consultați sarcina 24). Lucrul cu defalcarea condensatorilor în problema indicată în această condiție, este imposibilă, pentru o defalcare a primului și apoi vor apărea al doilea condensator.

26 Două condensatoarele conectate succesiv sunt conectate la o sursă de tensiune V \u003d 200 V (fig.79). Un condensator are o capacitate constantă C1 \u003d 0,5 μF, iar cealaltă este o variabilă a recipientului C2 (de la Cmin \u003d 0,05 microfo lam. aH \u003d 0,5 μF). Ce limite schimbă tensiunea pe condensatorul variabil la schimbarea capacității acestuia de la minimul la maxim?

Decizie:
Când modificați capacitatea condensatorului Variable Cmin de la Cmin înaintemax. , Tensiunea pe aceasta V modifică în limite (a se vedea sarcina 24)

27 Cu o conexiune secvențială a trei condensatoare diferite, capacitatea circuitului CO \u003d 1 μF și cu un compus paralel Capacitatea circuitului C \u003d 11mKF. Găsiți condensatorii C2 și C3 dacă capacitatea condensatorului C1 \u003d 2 μF.

Decizie:

28 Cu o conexiune secvențială a trei condensatoare diferite, circuitul de capacitate CO \u003d 0,75 μF și cu un compus paralel Capacitatea circuitului C \u003d 7 μF. Găsiți capacitățile condensatoarelor C2 și C3 și tensiunii pe eleV2 și v3. (cu o conexiune secvențială) dacă capacitatea condensatoruluiC1. \u003d 3 μF și tensiune pe eaV1 \u003d 20b.

Decizie:
Cu o conexiune condensator consecutivă avem

cu paralel

Din aceste ecuații găsim

Conform C2 și C3, teorema C2 și C3 trebuie să fie rădăcinile ecuației pătrate
Decid-o, găsim

Taxele de pe toate condensatoarele cu o conexiune secvențială sunt egale între ele:

29 Trei condensatori conectați succesiv cu capacități C1 \u003d 100pf, C2 \u003d 200 pf, C3 \u003d 500 PF conectate la sursa curentului, care le-a informatq. \u003d 10 kl. Găsiți tensiuni pe condensatoare v1, V 2 și v3 , tensiunea sursei de curentV. și capacitatea tuturor condensatorilor CO.

Decizie:
Cu o conexiune secvențială a condensatorilor, încărcătura fiecărui condensator este Q, deci

Tensiunea sursei de curent este egală cu tensiunea totală a tuturor condensatorilor:

Deoarece cu o conexiune secvențială
acea

30 Trei condensator condensat succesiv cu capacități C1 \u003d 0,1MKF, C2 \u003d 0,25 μF și C3 \u003d 0,5 μF conectate la o sursă de curent de tensiuneV. \u003d 32 V. Găsiți tensiuni v1, V 2 și v3 pe condensatori.

Decizie:

31 Două condensator de aer identic C \u003d 100 PF conectat secvențial și conectat la o sursă de curent de tensiune.V. \u003d 10 V. Cum se schimbă taxa pe condensatoare, dacă una dintre ele este scufundată într-un dielectric cu constantă dielectricăe \u003d 2?

Decizie:
Cu o conexiune secvențială a condensatorilor de taxe pe condensatori sunt egale. Înainte de a imerie unul dintre ele într-o încărcătură dielectrică pe fiecare condensator

după scufundarea uneia dintre ele în acuzațiile dielectrice de condensatori vor fi

Având în vedere că

Schimbarea condensatorilor

32 Două condensator de aer cu aceleași capacități sunt conectate secvențial și conectate la sursa de curent. Spațiul dintre plăcile unuia dintre condensatori este umplut cu o dielectrică cu constantă dielectricăe. \u003d 9. De câte ori va fi rezistența câmpului electric în acest condensator?

Decizie:
Forța inițială a câmpului electric în fiecare condensator

unde distanța D dintre plăcile condensatorului. După completarea unui condensator cu rezistență la câmp electric dielectric în ea

Atitudinea tensiunilor

33 Rezolva sarcina anterioară pentru cazul în care condensatoarele după încărcare sunt deconectate de la sursa curentă.

Decizie:
După oprirea condensatorului de la sursa curentă și umplerea acesteia cu o încărcare dielectrică pe ea, nu se schimbă:

Rezistența câmpului electric în condensator umplut cu dielectric,

Atitudinea tensiunilor

34 Două condensator de aer plat cu aceleași capacități C \u003d 10 pf sunt conectate secvențial. În ceea ce privește schimbarea capacității de capacitate, dacă spațiul dintre plăcile dintre ele este umplut cu o constantă dielectrică cu constantă dielectricăe \u003d 2?

Decizie:
Schimbarea rezervorului condensatoarelor conectate

35 Într-un condensator de aer cu o suprafață de plăci și distanța dintre ele, placa conductivă a fost introdusă în paralel, ale căror dimensiuni sunt egale cu dimensiunea plăcilor, iar grosimea sa este mult mai mică d. Găsiți condensator de capacitate cu placă conductivă dacă placa este situată la distanțăl. De la una din plăcile de condensator.

Decizie:

După injectarea înregistrării, s-au format două condensatoare consecutive incluse în rezervoare

(Fig.342). Capacitatea lor totală de a determina raportul

unde condensatorul de capacitate c-inițial. Astfel, după introducerea plăcii în orice poziție cu0 \u003d S.

36 Într-un condensator de aer plat cu plăciS. iar distanța dintre ele D a fost introdusă în paralel cu placa conducătoare, ale căror dimensiuni sunt egale cu dimensiunea plăcilor și grosimea dp. \u003d D / 3

Decizie:

Introducerea unei plăci conductive între plăcile condensatoare conduce la formarea a două condensatoare consecutive activate cu distanțe între plăci D1 și D2 și rezervoare

(Fig.343). Capacitatea lor totală se găsește din raport

Pentru - condensator condensator.

37 Condensatorul de aer plat este încărcat la diferența potențială VO \u003d 50 V și deconectată de la sursa curentă. După aceea, condensatorul paralel cu placat este realizat prin grosimea plăcii conductive Dp. \u003d 1 mm. Distanța dintre plăci d \u003d 5 mm, plăcile plăcilor și plăcile sunt aceleași. Găsiți diferența dintre potențialul V între plăcile de condensator cu o placă conductivă.

Decizie:
Capacitatea condensatorului înainte și după efectuarea unei plăci conductoare a grosimii DN (vezi sarcina 36)
Încărcarea condensatorului deconectată de la sursa curentă nu se modifică:

prin urmare, diferența potențială dintre plăcile condensatorului după efectuarea unei plăci conductoare

38 Într-un condensator de aer plat cu o suprafață de plăci și distanța dintre ele d este introdusă paralel cu plăcile dielectrice Grosime D1 e. , plăcile de plăci și înregistrări sunt aceleași și egale cu S. găsiți capacitatea condensatorului cu o placă dielectrică.

Decizie:

Dacă introduceți o placă conducătoare subțire, paralel cu condensatorul, atunci încărcarea egală a semnului opus vor apărea pe suprafața sa. În acest caz, câmpul electric din condensator nu se va schimba și capacitatea condensatorului va rămâne aceeași (CP. Cu sarcina 35). Capacitatea condensatorului cu o placă dielectrică poate fi găsită, sugerând că straturile conductive subțiri sunt aplicate pe suprafețele acestei plăci. În acest caz, trei condensatoare conectate succesiv sunt formate cu rezervoare.

unde D2 și D3 sunt distanțele dintre suprafețele plăcii dielectrice și plăcile, cu D2 + D3 \u003d D-D1 (fig.344). Capacitatea totală a condensatorului C este determinată din formula

de aici

39 Spațiul dintre plăcile de condensare a planului este umplut cu trei plăci dielectrice de grosime egală d \u003d 2 mm de sticlă (e 1 \u003d 7), mica (E 2 \u003d 6) și parafină (e 3 \u003d 2). Plăcile de plăci și plăci sunt aceleași și egaleS. \u003d 200 cm2. Găsiți o capacitate de la un astfel de condensator.

Decizie:

40 Într-un condensator de aer cu o suprafață de plăci și distanța dintre ele D este paralelă cu plăci o placă dielectrică cu constantă dielectricăe. \u003d 2, care este situată așa cum se arată în fig. 80. De câte ori se schimbă capacitatea de capacitate atunci când plăcile sunt adăugate la ea?

Decizie:

Imaginați-vă că un condensator cu o placă dielectrică sub formă de două condensatoare paralele pornite, primul dintre acestea nu conține un dielectric și are un recipient

- capacitatea inițială a condensatorului și în cea de-a doua zonă a plăcii este egală cu suprafața plăcii dielectrice S / 2 (fig.345, a). Cel de-al doilea condensator este apoi prezentat sub formă de două condensatoare conectate succesiv, dintre care unul nu conține o dielectrică și are o capacitate C2 \u003d C0, iar cealaltă este complet umplută cu un dielectric și are un recipient (Fig.345, B). Capacitatea acestor doi condensatori

Capacitatea tuturor celor trei condensatori

Raportul tancurilor

Aici credem că dimensiunea plăcuțelor este mult mai mare decât distanța dintre ele și, prin urmare, neglijează efectele marginilor, adică diferența dintre câmpul electric la marginile plăcilor și placa dielectrică din omogenă. În caz contrar, capacitatea condensatorului inițial nu este egală cu recipientul celor trei condensatoare prezentate în fig. 345, b.

41 Găsiți capacitatea globală a condensatoarelor incluse în diagrama prezentată în fig. 81. Capaciturile de condensatoare C1 \u003d 3 μF, C2 \u003d 5 μF, C3 \u003d 6 μF și C4 \u003d 5 μF.

Decizie:

42 Găsiți capacitatea globală a condensatoarelor incluse în diagrama prezentată în fig. 82. Capacitatea fiecărui condensator este C0.

Decizie:

Schema de includere prezentată în fig. 82, echivalent cu diagrama prezentată în fig. 346, a. Datorită egalității containerelor tuturor condensatorilor, diferența potențială dintre punctele A și B este zero, condensatorul C4 este întotdeauna încărcat, iar schema este simplificată (fig.346, b). Capacitatea generală a condensatorilor

43 Găsiți diferența potențială între punctele A șib. În diagrama prezentată în fig. 83. Capacitorii de capacitate cu1 \u003d 0,5MKF și C2 \u003d 1MKF, sursele de tensiune ale curentuluiV1 \u003d 2 V și v 2 \u003d 3 V.

Decizie:

44 Capacitate de capacitate de hârtie C1 \u003d 5 μF și condensator de aer C2 \u003d 30 PF conectat secvențial și conectat la o sursă de curent de tensiuneV. \u003d 200 V. Condensatorul de aer este umplut cu kerosen (constantă dielectrică E. \u003d 2). Ce fel de q se va scurge pe lanț?

Decizie:

45 Două condensatoare de aer identice sunt conectate secvențial și conectate la sursa de curent. În timp ce de câte ori puterea câmpului electric se schimbă într-unul dintre ele, cu excepția cazului în care altele umplute cu o dielectrică cu constantă dielectricăe \u003d 4?

Decizie:
Inițial, diferența potențială dintre plăcile fiecărui condensator a fost v1 \u003d V. / 2, în cazul în care tensiunea sursei actuale. După completarea uneia dintre ele de către dielectrică

unde Q-Taxe pe fiecare placat, a
- Greutățile potențialului dintre plăci înainte și după umplerea condensatorului de dielectric. Deoarece rezistența câmpului electric din condensator este proporțională cu diferența potențială dintre plăcile sale, raportul dintre tensiunile înainte și după umplere

46 În timpul încărcării, amplasate în interiorul unui condensator plat având o încărcare Q, puterea F. pentru care magnitudineaD. F va schimba această forță dacăcondensator pentru timpul T Încărcați curentulI?

Decizie:

47 Condensatoare conectate conform schemei prezentate în fig. 84, conectați punctele A și B la sursa de curent de tensiuneV. \u003d 80 V, apoi deconectat de la el. Găsiți o taxă care va scurgev. punctul A, dacă închideți cheia K. Condensatoarev. C1 \u003d C2 \u003d C3 \u003d C0 și C4 \u003d Z0, unde C0 \u003d 100 μF.

Decizie:
După conectarea la sursa curentă, încărcarea fiecărui condensator în circuitul secvențial AMB este Q "\u003d C"V, unde cu" \u003d C 1 C 3 / (cu 1 + C 3 ) -Pacesa lanțului Amb și sarcina fiecărui condensator în. Circuitul secvențial ANB este egal cu Q "\u003d C" V, unde cu "\u003d c2 C 4 / (C 2 + C 4 ) -PeCiCance lanț ANB. Diferența potențială dintre punctele A și T este egală cu V"\u003d Q" / C 1 \u003d C 3 V / (C1 + C 3 ); Diferența dintre potențialele dintre puncte și eun este egală cu V "\u003d Q" / C2 \u003d C 4 V / (C2 + C 4 ). După deconectarea de la sursa curentă, schema poate fi vizualizată ca două lanțuri paralele de la condensive condensive (om de la c1 și C2 și MBN de la C3 și C4) încărcate la diferența potențială

La închiderea cheii la diferența potențială dintre punctem și N. Ea este egală cu zero. Circuitul omului este descărcat, iar prin punct și curge încărcătura Q \u003d CV, unde c \u003d c1 C 2 / (C 1 + C 2 ) - intensitatea acestui lanț. În acest fel,

48 Patru condensatori sunt conectați conform schemei prezentate în fig. 85. Stilii sursei de curent pot fi atașați fie la punctele A, cât șib, sau la punctele M și N . Capacități ale condensatoarelor C1 \u003d 2 μF și C2 \u003d 5 μF. Găsiți capacitățile condensatoarelor CX și Su, în care taxele pe plăcile tuturor condensatoarelor din modul vor fi egale între ele, indiferent de modul în care este conectată sursa curentă.

Decizie:

49 Două condensatoare de aer identice sunt inserate unul în celălalt, astfel încât distanța dintre cele două plăci adiacente d \u003d 5 mm. Fiecare condensator este conectat la sursa curentă, a căror tensiuneV. \u003d 100V, una dintre plăcile fiecărui condensator este împământată (figura 86). Care este rezistența câmpului electric E între plăci A și B?

Decizie:
În raport cu placa de teren, dar are potențial Un potențial al plăcii B Diferența dintre potențialul dintre ele și tensiune de câmp electric

50 Găsiți densitatea de suprafață a încărcăturii pe plăcile unui condensator plat dacă electronul, care nu a avut viteza inițială, trecând calea de la o placă la alta, dobândește viteza Domnișoară. Distanța dintre plăci d \u003d 3 cm.

Decizie:

51 Capacitatea condensului C \u003d 2 μF Se raportează încărcarea Q \u003d 1 μl. Condensator condensator conectat conductor. Găsiți cantitatea de căldură Q evidențiată în conductor în timpul descărcării condensatorului și diferența potențială dintre plăcile condensatorului înainte de descărcare.

Decizie:
Conform legii conservării energiei, cantitatea de căldură eliberată în timpul descărcării condensatorului este egală cu energia electrică.
stocate în condensator:

Diferența potențială dintre plăcile de condensator înainte de evacuare V \u003d Q / C \u003d 500 V.

52 Când descărcați o baterie constând dinn. \u003d 20 condensatoare paralele cu aceleași capacități C \u003d 4 μF, cantitatea de căldură Q \u003d 10 j. La care diferența potențială a fost încărcată cu condensatoare?

Decizie:
Energia stocată în condensatoare N,

prin urmare, diferența dintre potențial

53 Cât de multă căldură Q este evidențiată atunci când împământarea este încărcată la potențialj. \u003d 3000 în mingea de rază R \u003d 5 cm?

Decizie:
Capacitatea mingea

Toate energia electrică a mingelor încărcate va intra în cald:

54 Ce fel de q este mingea, dacă este acuzat de potențialj. \u003d 100 V, și stocateele sunt energia electrică w\u003d 2.02 J?

Decizie:
Energia electrică stocată de o minge

55 Găsiți cantitatea de căldură Q, evidențiată la conectarea plăcilor superioare de condensatoare cu capacități C1 \u003d 2 μf și C2 \u003d 0,5 μf (fig.87). Diferențele potențiale dintre plăcile superioare ale condensatorilor și PământuluiV1 \u003d 100 V și v 2 \u003d -50b.
Decizie:
Înainte de a conecta condensatoarele acuzațiilor lor

și energia lor totală

După conectarea condensatorilor, încărcarea lor completă

unde diferența V a potențialului dintre plăcile superioare și Pământ; De aici

După conectarea condensatoarelor superioare, energia lor totală

Cantitatea distinctă de căldură este egală cu diferența în energiile inițiale și finale ale condensatorilor:
Cu V1 \u003d V2, nu există o tranziție de încărcare, astfel încât căldura nu iese în evidență. Dacă potențialul sunt V1 și V2 au aceleași semne, atunci căldura este evidențiată mai puțin decât în \u200b\u200bcazul unor semne potențiale diferite.
56 Găsiți cantitatea de căldură Q, evidențiată la conectarea la același nume de plăci încărcate de condensatori cu capacități C1 \u003d 2MKF și C2 \u003d 0,5 μF. Diferențele potențiale dintre condensatoriV1 \u003d 100 V și v2 \u003d 50 V.

Decizie:
Cantitatea distinctă de căldură este egală cu diferența dintre energia condensatoarelor înainte și după conexiune (a se vedea sarcina 55):

Temele codului EGE: Container electric, condensator, energie a câmpului electric al condensatorului.

Anterioare Două articole au fost dedicate unei examinări separate a modului în care conductorii se comportă în domeniul electric și a dielectricilor. Acum trebuie să unim aceste cunoștințe. Faptul este că utilizarea în comun a conductorilor și a dielectricilor în dispozitive speciale este de mare importanță practică - condecatoare.

Dar înainte de a introduce conceptul rezervor electric.

Capacitatea unui dirijor retras

Să presupunem că conductorul încărcat este situat până acum de toate celelalte organisme pe care interacțiunea încărcărilor de încărcare cu corpurile înconjurătoare nu poate fi luată în considerare. În acest caz, dirijorul este numit solitar.

Potențialul tuturor punctelor dirijorului nostru, după cum știm, are același înțeles numit potențialul dirijorului. Se pare că potențialul unui dirijor retras este direct proporțional cu sarcina sa. Coeficientul de proporționalitate este făcut pentru a desemna, deci

Valoarea este numită capacitatea electrică Explorer și egal cu raportul dintre sarcina conductorului la potențialul său:

(1)

De exemplu, potențialul unei minge izolate într-un vid este egal cu:

unde - mingea mingea, - raza sa. Prin urmare, containerul mingelor:

(2)

Dacă mingea este înconjurată de un mediu dielectric cu constantă dielectrică, potențialele sale scăderi uneori:

În consecință, recipientul mingea este în creștere uneori:

(3)

Containerele crescute în prezența dielectrică este cel mai important fapt. Ne vom întâlni cu el atunci când luăm în considerare condensatoarele.

Din formulele (2) și (3) vedem că recipientul mingea depinde doar de raza sa și de permeabilitatea dielectrică a mediului. Același lucru va fi în cazul general: capacitatea conductorului retras nu depinde de sarcina sa; Se determină numai de mărimea și forma conductorului, precum și de permeabilitatea dielectrică a mediului înconjurător de conductor. Din substanța conductorului, containerul nu depinde, de asemenea,.

Care este sensul conceptului de rezervor? Capacitatea arată ce taxă trebuie să îi spui conductorului să-și mărească potențialul. Cu cât este mai mare containerul, respectiv, sarcina mai mare trebuie să fie plasată pe conductor.

Unitatea de măsură a rezervorului servește farad. (F). Din determinarea containerului (1) se poate observa că F \u003d CL / V.

Să ne dăm seama de dragul globului (este dirijorul!). Radius considerăm aproximativ egal cu km.

ICF.

După cum puteți vedea, F este un container foarte mare.

Unitatea de măsurare a capacității este, de asemenea, utilă și pentru a economisi în mod semnificativ desemnarea dimensiunii constantei dielectrice. De fapt, express din formula (2):

Prin urmare, constanta dielectrică poate fi măsurată în F / M:

Atât de ușor să vă amintiți, nu-i așa?

Capacitatea unui condensator plat

Capacitatea conductorului izolat în practică este rar utilizată. În situații obișnuite, conductorii nu sunt izolați. Conducătorul încărcat interacționează cu corpurile înconjurătoare și sugerează acuzații, iar potențialul domeniului acestor încărcări induse (în conformitate cu principiul suprapuneți!) Modifică potențialul conductorului în sine. În acest caz, este imposibil să se susțină că potențialul dirijorului va fi direct proporțional cu acuzația sa, iar conceptul de capacitate de exerciții în sine își pierde de fapt sensul.

Cu toate acestea, este posibil să se creeze un sistem de conductori percepuți, care chiar și atunci când sunt acumulate pe ele o taxă semnificativă aproape nu interacționează cu corpurile înconjurătoare. Apoi putem vorbi din nou despre container - dar de data aceasta despre capacitatea acestui sistem de conductori.

Cel mai simplu și cel mai important exemplu al unui astfel de sistem este condensator plat. Se compune din două plăci metalice paralele (numite planmarks.) separat de un strat dielectric. În același timp, distanța dintre plăci este mult mai mică decât dimensiunile proprii.

Pentru a începe, luăm în considerare aer Condensator, care are aer între plăci

Taxele plăcilor sunt egale și. Acesta este exact ceea ce se întâmplă în circuitele electrice reale: taxele plăcilor sunt egale cu modulul și sunt opuse semnului. Valoarea este acuzația unei margini pozitive - numită Încărcați condensatorul.

Lăsați - zona fiecărui plan. Găsiți câmpul creat de plăcile din spațiul înconjurător.

Deoarece dimensiunile plăcilor sunt mari în comparație cu distanța dintre ele, câmpul fiecărui plan departe de marginea sa poate fi considerat un câmp omogen al unui plan încărcat infinit:

Aici este tensiunea câmpului de enchant pozitiv, - tensiunea câmpului câmp negativ, - densitatea suprafeței încărcăturilor pe plan:

În fig. 1 (stânga) prezintă vectorii de rezistență din fiecare margine în trei regiuni: în partea stângă a condensatorului, în interiorul condensatorului și spre dreapta condensatorului.

Smochin. 1. Câmpul electric al condensatorului plat

Conform principiului suprapunerii, pentru domeniul rezultat avem:

Nu este dificil să vedem că câmpul face apel la stânga și la dreapta condensatorului (câmpurile plăcilor sunt rambursate reciproc):

În interiorul condensatorului, câmpul se dublează:

(4)

Domeniul rezultat al plăcilor unui condensator plat este prezentat în fig. 1 dreapta. Asa de:

În interiorul unui condensator plat, este creat un câmp electric omogen, dintre care tensiunea este în formula (4). În afara condensatorului, câmpul este zero, astfel încât condensatorul nu interacționează cu corpurile înconjurătoare.

Să nu uităm totuși că această afirmație este derivată din presupunerea că clemele sunt avioane infinite. De fapt, dimensiunile lor sunt finite și în apropierea marginilor plăcilor există așa-numitele efectele regionale: Câmpul diferă de omogen și pătrunde în spațiul exterior al condensatorului. Dar, în majoritatea situațiilor (și chiar mai mult, în sarcinile examenului în fizică), efectele regionale pot fi neglijate și acționează ca și cum declarația alocată în italică este credincioasă fără rezerve.

Lăsați distanța dintre piesele condensatoare să fie egală cu. Deoarece câmpul din interiorul condensatorului este omogen, diferența potențială dintre plăci este egală cu produsul (amintiți-vă de comunicarea tensiunii și tensiunii într-un câmp uniform!):

(5)

Diferența potențială dintre redactarea condensatorului, după cum vedem, este direct proporțională cu încărcarea condensatorului. Această declarație este similară cu afirmația "Potențialul unui conductor izolat este direct proporțional cu sarcina conductorului", din care a început întreaga conversație. Continuând această analogie, definiți capacitatea condensatorului Ca raportul taxei condensatorului la diferența potențială dintre plăcile sale:

(6)

Capacitatea condensatorului arată ce taxă trebuie să indice faptul că diferența potențială dintre platele sale crește pe V. Formula (6), astfel, este o modificare a formulei (1) pentru cazul unui sistem de două conductori - un condensator .

Din formulele (6) și (5) pot găsi cu ușurință capacitatea unui condensator de aer plat:

(7)

Depinde numai de caracteristicile geometrice ale condensatorului: plăcile plăcilor și distanța dintre ele.
Să presupunem acum că spațiul dintre plăci este umplut cu o dielectrică cu constantă dielectrică. Cum va schimba capacitatea de condensator?

Rezistența câmpului din interiorul condensatorului va scădea uneori, așa că în loc de formula (4) acum avem:

(8)

În consecință, tensiunea pe condensator:

(9)

De aici capacitatea unui condensator plat cu dielectric:

(10)

Depinde de caracteristicile geometrice ale condensatorului (plăcile plăcilor și distanța dintre ele) și pe constanta dielectrică a condensatorului de umplere dielectrică.

O consecință importantă a formulei (10): completarea dielectrică a condensatorului crește capacitatea sa.

Condensatorul de energie al energiei

Un condensator încărcat are energie. Acest lucru poate fi văzut pe experiență. Dacă încărcați condensatorul și închideți-l pe becul luminos, atunci (cu condiția ca capacitatea de condensator să fie suficient de mare), becul se va aprinde lung.

Prin urmare, în condensatorul încărcat, energia este stocată, care este alocată în timpul descărcării sale. Nu este greu de înțeles că această energie este energia potențială a interacțiunii plăcilor condensatorului - la urma urmei, placate, fiind încărcate în mod diferit, sa atras unul pe altul.

Acum dăm cont de această energie și apoi vedem că există o înțelegere mai profundă a originii energiei condensatorului acuzat.

Să începem cu un condensator de aer plat. Răspundeți la o astfel de întrebare: Care este puterea de atracție a plăcilor sale unul altuia? Utilizați același lucru: încărcarea condensatorului, zona placată.

Luați-l pe cea de-a doua zonă atât de mică încât sarcina acestui site poate fi considerată punct. Această taxă este atrasă de primul avion cu forță

unde - intensitatea câmpului de primă margine:

Prin urmare,

Această forță este îndreptată paralelă cu liniile de câmp (adică perpendicular pe plăci).

Forța rezultată a atracției celui de-al doilea conector la primul este de a se dezvolta de la toate aceste forțe cu care tot felul de acuzații mici ale celei de-a doua plăci sunt atrase de primul avion. Cu această sumare, factorul permanent va fi trimis pentru suport și în suport, toată lumea va fi rezumată. Ca rezultat, primim:

(11)

Să presupunem acum că distanța dintre plăci sa schimbat de la valoarea inițială la magnitudinea finală. Terenul plăcilor face lucrarea:

Semnul este corect: Dacă plăcile se apropie, forța face o funcționare pozitivă, deoarece plăcile sunt atrase unul de celălalt. Dimpotrivă, dacă scoateți plăcile CLASS \u003d "TEX" ALT \u003d "(! Lang: (d_2\u003e d_1)"> !}Activitatea forței de atracție este negativă, așa cum ar trebui să fie.

Luând în considerare formulele (11) și (7), avem:

Poate fi rescris după cum urmează:

(12)

Activitatea forței potențiale de atracție a plăcilor a fost egală cu schimbarea cu un minus de mărime. Înseamnă doar că - energia potențială a interacțiunii plăcilor sau condensatorul de energie al energiei.

Folosind raportul dintre formula (12), puteți obține alte două formule pentru energia condensatorului (asigurați-vă că sunteți singuri!):

(13)

(14)

Formulele (12) și (14) sunt deosebit de utile.

Să presupunem acum că condensatorul este umplut cu o dielectrică cu constantă dielectrică. Forța de atracție a plăcilor va scădea uneori și în loc de (11) obținem:

La calcularea lucrării forței, deoarece nu este dificil de văzut, valoarea va intra în capacitate și formula (12) - (14) stați neschimbat. Capacitatea condensatorului în ele va fi acum exprimată prin formula (10).

Deci, formulele (12) - (14) sunt universale: ele sunt valabile atât pentru condensatorul de aer, cât și pentru condensator cu dielectric.

Energia electrică a câmpului

Am promis că, după calcularea energiei condensatorului, vom acorda o interpretare mai profundă a originii acestei energii. Ei bine, procedați.

Luați în considerare condensatorul de aer și transformăm formula (14) pentru energia sa:

Dar - volumul condensatorului. Primim:

(15)

Uită-te cu atenție pe această formulă. Nu mai conține nimic care ar fi specific condensatorului! V-om vedea energia electrică a câmpului concentrat în un anumit volum.

Energia condensatorului nu este altceva decât energia câmpului electric închis în interiorul acestuia.

Deci, câmpul electric în sine are energie. Nu este nimic uimitor pentru noi. Valurile radio, lumina soarelui sunt exemple de propagare a energiei, transferate în spațiu prin valuri electromagnetice.

Valoarea este energia unității câmpului - numită densitatea energetică volumetrică. Din formula (15) obținem:

(16)

În această formulă nu există o magnitudine geometrică. Oferă cea mai mare conexiune posibilă a energiei câmpului electric și a tensiunii sale.

Dacă condensatorul este umplut cu o dielectrică, atunci capacitatea sa crește uneori și în loc de formule (15) și (16) vom avea:

(17)

(18)

După cum putem vedea, energia câmpului electric depinde de constanta dielectrică a mediului în care se află câmpul.
Este remarcabil faptul că formulele rezultate pentru densitatea energetică și energie depășesc cu mult limitele electrostatice: ele sunt valabile nu numai pentru câmpul electrostatic, ci și pentru câmpurile electrice variază în timp.

Una dintre componentele electronice cele mai frecvent utilizate sunt condecatoare. Și în acest articol trebuie să ne dăm seama ce constau în modul în care lucrează și ce

Să luăm în considerare mai întâi dispozitiv constaresor.Și apoi trecem fără probleme la principalele lor tipuri și caracteristici, precum și la procesele de încărcare / descărcare. După cum puteți vedea, astăzi trebuie să studiem multe momente interesante 😉

Deci, cel mai simplu condensator este două plăci conductive plate situate în paralel unul cu celălalt și separate de un strat dielectric. Mai mult, distanța dintre plăci ar trebui să fie mult mai mică decât, de fapt, dimensiunile plăcilor:

Un astfel de dispozitiv este numit condensator platși plăci - condensator tăiat. Merită să clarificăm că aici considerăm că condensatorul deja acuzat (procesul de încărcare în sine studiază puțin mai târziu), adică pe plăcile axate pe o anumită încărcătură. Mai mult, cel mai mare interes este cazul atunci când taxele plăcilor condensatorului sunt aceleași de către modul și sunt opuse semnului (ca în figură).

Și din moment ce plăcile s-au axat pe încărcare, câmpul electric descris de săgeți în schema noastră apare între ele. Câmpul unui condensator plat este concentrat în principal între plăci, totuși, în spațiul înconjurător, de asemenea, apare un câmp electric, numit câmpul de împrăștiere. Foarte des, influența sa în sarcinile neglijate, dar nu merită să uităm de el 🙂

Pentru a determina magnitudinea acestui câmp, luați în considerare o altă imagine schematică a unui condensator plat:

Fiecare dintre plăcile condensatoare creează separat un câmp electric:

Expresia pentru rezistența câmpului a unei plăci încărcate uniform este după cum urmează:

Iată densitatea de încărcare superficială :. A - Permeabilitatea dielectrică a unui dielectric situat între plăcile condensatorului. Deoarece zona plăcilor de condensare avem la fel, precum și valoarea de încărcare, modulele de rezistență a câmpului electric sunt egale între ele:

Dar instrucțiunile vectorilor sunt diferite - în interiorul condensatorului vectorului sunt îndreptate într-o singură direcție și în afara - la opusul. Astfel, în interiorul plăcilor, câmpul rezultat este determinat după cum urmează:

Și care va fi amploarea tensiunii în afara condensatorului? Și totul este simplu - în partea stângă și dreapta a câmpurilor plăcilor de câmp se compensează reciproc, iar tensiunea rezultată este 0 🙂

Procese de încărcare și condensatoare de descărcare.

Ne-am ocupat de dispozitiv, vom înțelege acum ce se va întâmpla dacă sursa DC este conectată la condensator. Pe circuitele electrice fundamentale, condensatorul este indicat după cum urmează:

Deci, am conectat plăcile condensatoare la stâlpii sursei DC. Ce se va intampla?

Electroni liberi de la prima placare condensator Dreptul la piscina pozitivă a sursei, în legătură cu care va apărea lipsa de particule încărcate negativ pe placate și va deveni încărcată pozitiv. În același timp, electronii din polul negativ al sursei de curent se vor deplasa la al doilea capac condensator, ca urmare a apariției excesului de electroni, respectiv, oblastul va deveni încărcat negativ. Astfel, pe plăcile condensatorului, se formează taxe de semn diferit (doar acest caz am luat în considerare în prima parte a articolului), ceea ce duce la apariția unui câmp electric, care va crea între plăcile de condensator definite. Procesul de încărcare va continua până când această diferență potențială devine egală cu tensiunea sursei curente, după care procesul de încărcare se va termina, iar mișcarea electronilor prin lanț se va opri.

Când sursa este deconectată, condensatorul poate salva încărcături acumulate pentru o lungă perioadă de timp. În consecință, condensatorul încărcat este o sursă de energie electrică, ceea ce înseamnă că poate da energie lanțului exterior. Să creăm cel mai simplu lanț, pur și simplu prin conectarea plăcilor condensatorului între ele:

În acest caz, lanțul va începe să curgă curent de descărcare a condensatoruluiȘi electronii vor începe să se miște cu un atașament încărcat negativ la pozitiv. Ca rezultat, tensiunea pe condensator (diferența potențială dintre plăci) va începe să scadă. Acest proces se va încheia în momentul în care plăcuțele condensatoarelor devin egale unul cu celălalt, câmpul electric dintre plăci va dispărea și curentul va opri circuitul. Acesta este modul în care apare descărcarea condensatorului, ca urmare a căreia îi dă lanțului exterior toată energia acumulată.

După cum puteți vedea, nu este nimic complicat aici.

Capacitatea și energia condensatorului.

Cea mai importantă caracteristică este capacitatea electrică a condensatorului - valoarea fizică, care este definită ca raportul taxei condensatorului unul dintre conductorii la diferența potențială dintre conductorilor:

Containerul variază în cazul faradurilor, dar valoarea de 1 F este destul de mare, astfel încât condensatoarele sunt cel mai adesea măsurate în micropraide (ICF), nanoforade (NF) și picofaraduri (PF).

Și din moment ce am adus deja formula pentru a calcula tensiunea, să exprimăm tensiunea pe condensator după cum urmează:

Aici avem distanța dintre plăcile condensatorului și sarcina condensatorului. Înlocuim această formulă în expresia pentru capacitatea condensatorului:

Dacă aerul apare ca dielectric, atunci în toate formulele pe care le puteți înlocui

Pentru energia stocată a condensatorului, următoarele expresii sunt valabile:

În plus față de capacitanța, condensatoarele se caracterizează printr-un alt parametru, și anume amploarea tensiunii, care se poate rezista dielectrică. Cu valori de tensiune prea mare, electronii dielectrici sunt separați de atomi, iar dielectricul începe să efectueze curentul. Acest fenomen se numește defalcare a unui condensator și, ca rezultat al partidelor, se dovedește a fi închise între ele. De fapt, caracteristica care este adesea folosită atunci când lucrează cu condensatoare nu este o tensiune de defecțiune, dar tensiunea de funcționare este că există o valoare de tensiune în care condensatorul poate funcționa pe termen nelimitat pentru o lungă perioadă de timp, iar defalcarea nu se va întâmpla.

În general, am revizuit astăzi proprietățile de bază ale condensatorilor, dispozitivul și caracteristicile acestora, astfel încât în \u200b\u200bacest scop articolul, iar în următorul vom discuta diverse opțiuni pentru condensatori, așa că vino la site-ul nostru din nou!

Două plăci plate situate în paralel unul cu celălalt și separate de dielectrică reprezintă un condensator plat. Acesta este cel mai simplu reprezentant al condensatoarelor destinate acumulării de energie multi-way. Dacă plăcile informează încărcătura egală cu magnitudinea, dar modulul diferit, atunci câmpurile dintre conductoare se vor dubla. Raportul dintre sarcina unuia dintre conductorilor la tensiunea dintre plăcile condensatorului se numește capacitate electrică:

Dacă locația plăcilor este neschimbată, atunci poate fi considerată o constantă la orice încărcătură de conductori. În sistemul internațional de măsurare, unitatea de capacitate electrică - Farad (F). Condensatorul plat are tensiuni egale cu suma tensiunilor create de conductori (E 1 + E 2 ... + E N). Vector vector. Valoarea capacității electrice este direct proporțională cu zona plăcilor și invers proporțional cu distanța dintre ele. Aceasta înseamnă că, pentru a crește capacitatea electrică a condensatorului, este necesar să se facă mai mult zona plăcilor, reducând în același timp distanța dintre ele. În funcție de dielectricul utilizat, un condensator plat poate fi:

• Hârtie.
• Slyudyanny.
• Polistiren.
• Ceramică.
• Aer.

Principiul dispozitivului va privi exemplul unui condensator de hârtie. Hârtia tratată cu parafină este utilizată în acest caz ca dielectrică. Un dielectric este pavat între două benzi de folie care îndeplinesc rolul conductorilor. Întregul design este pliat în rola în care sunt introduse concluziile pentru a se conecta la acest model sunt plasate într-o carcasă ceramică sau metalică. Condensatorul de aer plat și alte tipuri de acționări sunt un design similar, numai materialele sunt utilizate ca mediu dielectric, în onoarea căreia se numește condensatorul însuși. La rezolvarea sarcinilor în care trebuie să găsiți valorile dorite, nu uitați să utilizați valoarea caracterizării dielectrice - permeabilitatea dielectrică a mediului.

În ingineria radio, condensatoarele lichide și uscate sunt utilizate în care este plasată o placă oxidată din aluminiu. Această substanță este în cazul metalului. O soluție de acid boric și alte amestecuri sunt utilizate ca electrolit. Tipul de unități uscate sunt realizate prin plierea a trei benzi, dintre care unul este aluminiu, celălalt este metalic și între ele - un strat de tifon impregnat cu electroliți vâscos. Rola este plasată într-o carcasă din aluminiu și acoperită cu bitum. Condensatorul plat are o gamă largă de aplicații și costuri reduse. Din păcate, aceste modele nu vor înlocui bateriile pentru noi, deoarece energia unui condensator plat este foarte mică, iar taxa este foarte rapidă "rupere". Acestea nu sunt potrivite ca surse de energie electrică, dar posedă un avantaj - când se încarcă printr-un lanț de rezistență scăzută dau instantaneu energia acumulată.