Elektrická kapacita je pomer náboja kondenzátora na napätie na nej. Kondenzátory: Účel, zariadenie, Zásada Akčná vzdialenosť medzi doskami plochého kondenzátora

Podrobnosti 21. januára 2017

Čo je taký kondenzátor? Kondenzátor je dva vodič oddelený dielektrickou vrstvou. Je žiaduce, aby hrúbka dielektrickej vrstvy bola menšia ako veľkosť platní.

Čo je to práve teraz? Môžete užívať dva kovové dosky (než nie vodiče?), Vyhľadajte ich vedľa seba (vzduch ako nie dielektrika?) A bude existovať priamy kondenzátor? Áno je to pravda! Medzi dvoma doskami vo vzduchu bude určitá kapacita a vo všeobecnom prípade tento systém spadá do definície kondenzátora. Ďalšia vec je, ako dobré budú parametre na takomto samostatnom kondenzátore ... Avšak parametre neskôr. Poďme na to teraz, aké procesy sa vyskytujú v kondenzátore, keď je pripojený k neustálu zdroj napätia.

Páni, teraz vás žiadam, aby ste zistili vašu pozornosť na obrázok 1.

Obrázok 1 - Procesy v kondenzátore

Áno, vyzerá to ako niečo ako trochu hlúpy, ale teraz budeme diskutovať všetko a stáva sa jasnejšími. Takže vidíme dva dosky kondenzátora: červená a modrá. Pripojujeme červenú dosku na plus zdroja konštantného napätia a modrej - do mínus. Potom zapneme zdroj. Čo sa stane? V prvom okamihu sa objaví nejaký elektrický prúd: elektronika prebieha z mínusového zdroja modrého drôtu. Bežia, aby letel na seba, sú úspešní na modrú dosku a tu Batz - náhle dielektrika (ktorý medzi kondenzátorovými doskami)! Čo robiť? A nerobiť nič. Cez dielektrikum sa neprechádzajú. Pre nich je to neprekonateľná stena. Preto sa na modrej doske začnú hromadiť. Zároveň záporný náboj -Q rastie modrý štítok v dôsledku prebytkových elektrónov. Nech sa tam ukážu, a stále zvážime, čo sa robí na červenej doske.

Podobné procesy sa tam vyskytujú, len trochu vnútro. V skutočnosti, elektronika z neho začína postupne utiecť a nejaký pozitívny náboj + Q, kvôli nedostatku elektrónov začína na červenej doske. Bežia od červeného drôtu na zdroj napájania plus. A najzaujímavejšou vecou je, že koľko erectorov presvedčilo mínusovým zdrojom cez modrý vodič, presne to isté, ako sa vrátiť cez červený drôt na zdroji plus (poplatky + q a -q budú rovnaké ako ostatné). Znova! Koľko som utiekol z mínus zdroja, rovnaká suma príde na zdroj plus. A je to napriek tomu, že reťazec je skutočne otvorený: medzi doskami dielektriku kondenzátora, ktorý netrába prúd! Ako to vyjde? Čo by bolo dobré pochopiť, odporúčam, aby ste sa oboznámili s týmto článkom o elektrickom poli. Tu je fyzika procesu podobná. Elektrony, ktoré prichádzajú do mínus a odpočinku v dielektriku, nemôžu bežať, áno. Ale môžu vytvoriť elektrické pole,ktorý cez túto vrstvu dielektrika ovplyvňuje elektróny na červeno-eryed a, akoby ich tlačili z neho na drôte. Powerové vedenia tohto poľa sú zobrazené na obrázku 1 s čiernymi čiarami. Tak, prietokový prúd v modrom drôte a červenej a obidve prúdu sú vzájomne rovné. Pokiaľ ide o elektrické pole, sa sústreďuje hlavne medzi kondenzátormi. V ideálnom prípade je to všeobecne všetko vo vnútri, ale v skutočnosti, samozrejme, to nefunguje.

Ale vráťme sa do procesu akumulácie nabitia na kondenzátorových doskách. Ako dlho tam kopá? Nie do nekonečna? Samozrejme, že nie! Pripomeňme si článok o napätí. Čím viac máme prebytočné elektróny na modrom kondenzátore a tým viac ich nedostatok červenej, tým väčšie je napätie na kondenzátore. To znamená, že súčasne ako elektróny akumulujú na jednej rovine kondenzátora a utiecť na strane druhej, napätie rastie na kondenzátore. A tento proces sa zastaví, keď je napätie na kondenzátore porovnáva s napätím pri napájaní. Všeobecne povedané, ak sa blíži k otázke, je formálne, napätie na kondenzátore nikdy nebude presne rovnať napätiu zdroja, bude sa snažiť mu nekonečne, ale stále je vždy o niečo menej. Prečo - povedzme neskôr. Teraz budem hovoriť len v praxi takmer vždy zanedbávané, vzhľadom na to, že kondenzátor je úplne nabitý na napätie rovné napätiu. Takže, akonáhle sa toto množstvo elektrónov dodáva, že napätie na kondenzátore je dodávaný s napätím napájania, prúd v reťazci sa zastaví. Zároveň prestane ďalším nábojom kondenzátora. Opäť ešte raz, je vhodné priniesť analógia s hydraulikou. S vodičom vo všeobecnosti. Predstavte si, že je pripojený k žeriavu (analógový zdroj napätia) cez hadicu (analóg drôtu) akejkoľvek nádrže. Spojenie by malo byť utesnené, inak analógia nebude správna. Otvoríme batériu a vodič na hadici bude prebiehať do nádrže a bude tu akumulovať (rovnakým spôsobom, akým sa elektrón beží na kondenzátor a nabíjanie sa tam vytvorí). Voda prestane prúdiť presne, keď tlak vody v nádrži sa rovná tlaku vody v potrubiach (rovnakým spôsobom, že kondenzátor nabíja sa zastaví, keď je napätie na nej v porovnaní so zdrojovým napätím). Pri zakrytí žeriavu a odpojenie hadice, vody, samozrejme, zostane v nádrži.

A teraz najzaujímavejšie . Vezmeme a odpojíme kondenzátor z napájania. V tomto prípade sa prebytočné elektróny na modrej doske v porovnaní s červenou doskou uložia. A to znamená pri odpojení kondenzátora zo zdroja, bude to samotné napätie, ku ktorému je nabitý! Môže fungovať ako zdroj napätia. To znamená, že ak pripojíme akýkoľvek odpor do dosiek, potom to bude prúdiť. TRUE, existuje jeden veľký a dôležitý rozdiel medzi nabitým kondenzátorom z plnohodnotného zdroja napätia. Pri práci na zaťažení sa napätie na kondenzátore spadne, a tým viac prúdi, tým rýchlejšie poklesy napätia. Dôvod, prečo si myslím, že je jasné - keď elektrický prúd prúdi, elektróny s modrou svorkou sa vrátia na červenú, kým sa náboj každého z dosiek nestane nulovým. Potom sa prúd zastaví. Na rozdiel od plnohodnotného zdroja napätia neexistujú žiadna pevnosť tretej strany, vďaka ktorej môže byť napätie udržiavané na konštantnej úrovni.

Všeobecne platí, ako dlho môže tento veľmi aktuálny vypúšťanie izolovaného kondenzátora? A čo závisí množstvo akumulovaných elektrónov na doskách? Je rozumné predpokladať, že to nejako by mala závisieť od konfigurácie kondenzátora. Možno zo vzdialenosti medzi doskami? Alebo z ich veľkosti? A čo je všeobecne kondenzátor? Existujú odpovede na všetky tieto otázky. Kondenzátor je primárne charakterizovaný elektrickou kapacitou. Elektrická kapacita je pomer náboja kondenzátora na napätie na nej.

Pod nábrežím q kondenzátora tu rozumie + q alebo -q niektorý z platní, pretože sú rovnaké.

Kapacita sa meria v F):

Kapacita v 1 F sa považuje za veľmi veľkú. Iba špeciálny typ kondenzátorov má kondenzátory takejto objednávky - ionistory. Typicky, v praxi majú kondenzátory kontajner z picofradew (10 -12) jednotiek na jednotky Mifrara (10 -3).

Všeobecne sa toto určenie nádoby môže zdať trochu zvláštne. Ako dostaneme poplatok? Čo je iné pre napätie, ktoré je vlastne rovnaké? Páni, že čip je to napätie na kondenzátore je priamo úmerné akumulovaným nabitím:

V zásade je logický. Čím viac elektrónov nahromadených na modrej lampách a presvedčivejšie s červenou farbou bude viac napätia. Ale čo presne je táto závislosť, ktorá v skutočnosti je už určený koeficient proporcionality medzi poplatokou a napätím zariadenie sám kondenzátorTo znamená jeho schopnosť.

Netrpezlivý čitateľ teraz môže povedať niečo ako "no, áno, áno, všetko je úžasné, uvedomil som si, že poplatok je priamo úmerný miláčikovi. Ale už som si užil dva kusy fólie z kuchyne, vydával medzi nimi celofánový balík a nemôžem sa dočkať, kým zistite, čo som dostal kontajner? Čo je navrhované nabíjať toto dobré z batérie do nejakého napätia a potom niekomu niekomu neznámym spôsobom, aby zvážil počet nadmerných elektrónov v mínusovej fólii kus? "Nie, samozrejme, nie, páni. Nebudeme prepočítať žiadne elektróny, nestačí. Vzorec, ktorý uviedol USA, je len formálnym definíciou kapacity, napriek tomu, niekedy to bude užitočné pre nás. Zvážte rovnakú kapacitu iného vzorca. Je veľmi jednoduchá a so svojím povolením jej nedám záver. Takto vyzerá vzorec pre výpočet kapacity takéhoto plochého kondenzátora

kde

C je náš kontajner, ktorý hľadáme;

ε je dielektrická permeabilita dielektriky. Z toho veľmi, ktoré sú medzi dvoma doskami. Spomenuli sme o ňom tu v tomto článku. Tí, ktorí vynechali, pripomenuli - hodnota je tabuľková, pre každý materiál. Ak potrebujete pre niektorý z vášho materiálu - Google na pomoc;

ε 0 \u003d 8,85 · 10 -12 - Elektrická konštanta. To, čo sme to stručne skúmali. Ak je príliš lenivý, aby sa prehlboval, ale je potrebné vypočítať kontajner - len si to rovnocenné 8.85 · 10 -12 A všetko;

S - kondenzátorový námestie. Niekto si vybrať z - modrej alebo červenej, predpokladá sa, že sú identické;

d - Vzdialenosť medzi doskami kondenzátora.

Ak nahradíme oblasť v metroch štvorcových a vzdialenosť medzi doskami je jednoducho v metroch, potom získame nádobu v taškách. Teraz poznáte konfiguráciu kondenzátora, môžete ľahko vypočítať jeho nádobu.

V mojej inžinierskej praxi som musel navrhnúť tento druh kondenzátorov sám a teraz to poviem o tomto procese. Ak chcete pracovať uzol jedného zariadenia, bolo potrebné usporiadať kondenzátor s kapacitou približne 1 PF, navrhnutý pre napätie asi 300 V. Bolo potrebné poskytnúť minimálne možné rozmery a ak je to možné, nepoužívať Bourgeois Element Base. Preto sa rozhodlo urobiť taký kondenzátor na doske plošných spojov. Pozrite sa na obrázok 2.

Obrázok 2 - Domáce kondenzátor

Ako dielektrický kondenzátor, pôsobí, samotný, základom samotnej plošnej dosky. Bolo to od mňa z sklolaminátu značky FR-4 s dielektrickou konštantnou ε \u003d 4.5. Hrúbka sklolaminátu bola 1,5 mm. Ako kondenzátor, miesta z medenej fólie umiestnených nad druhým. Takže máme kontajner, vzdialenosť medzi doskami kondenzátora a dielektrickou permeabilitou dielektriky. Zostáva vypočítať oblasť medených polygónov, ktorú budeme musieť položiť na našej doske plošných spojov. Aby sme to urobili, jednoducho vyjadrujeme z nášho vzorca pre kontajner a nahradiť líši.

To znamená, že medené polygóny štvorcových tvarov môžu vykonávať ako kondenzátorové dosky.

Je to dosť primerané veľkosti, ktoré nie sú ťažké organizovať. Chcem si poznamenať, že zariadenie s takýmito domácimi kondenzátormi bolo vykonané a úspešne funguje až doteraz.

Na záver by som chcel povedať, že pri navrhovaní takýchto domácich kondenzátorov je potrebné mať na pamäti, že tento prístup vám umožňuje získať kondenzátory s veľmi príkladnými a relatívne nestabilnými parametrami. Faktom je, že dielektrická konštanta sklolaminátu nie je trvalá zo strany strany a môže sa podrobiť zmenám v teplotnom rozsahu. V mojej žiadosti bola veľkosť tohto kontajnera nekritická veľkosť, mohla by sa zmeniť na desiatky percent v procese práce bez vážnych následkov pre výrobok. Ak je to určite presnosť a stabilita kondenzátora, by mala byť určite poskytnutá preferencia priemyselných výrobných kondenzátorov s vysoko kvalitným dielektrikom.

Na to dokončujeme prvý článok o kondenzátoroch. Pokračovanie nabudúce. Všetko, čo máte veľké šťastie, a tak ďaleko!

Pridajte sa k našej

Základy\u003e Úlohy a odpovede\u003e Elektrické pole

Elektrická kapacita (strana 1)

1 Kým koľkokrát sa zmení kapacita polomeru R Radius R, ak je najprv umiestnená v petroleji (dielektrická konštanta)e. 1 \u003d 2) a potom na glycerín (dielektrická konštantae 2 \u003d 56,2)?
Rozhodnutie:
626. Kapacita vodivého misky v petroleji a v glyceríne

Ich postoj

2 Plochý kondenzátor má kontajner C \u003d 5 PF. Ktorý poplatok sa nachádza na každom z jej dosiek, ak je medzi nimi potenciálny rozdielV \u003d 1000 V?

Rozhodnutie:
Nabíjanie na štítku nabité pozitívne, Q \u003d CV \u003d 5KL.

3 Hustota povrchu na doskách plochého vákuového kondenzátoras. \u003d 0,3 μl / m2. Plocha dosky 5 \u003d 100 cm2, kapacitný kondenzátor C \u003d 10 pf. Akú rýchlosť získava elektrón, prejde vzdialenosť medzi doskami kondenzátora?

Rozhodnutie:

4 Plochý vzduchový kondenzátor pozostáva z troch doštičiek, ako je znázornené na obr. 77. Oblasť každej doskys. \u003d 100 cm2, vzdialenosť medzi nimi d \u003d 0,5 cm. Nájdite kapacitu kondenzátora. Ako sa mení kapacita kondenzátora, keď sa ponorí do glycerínu (dielektrická konštanta)e \u003d 56,2)?

Rozhodnutie:
Kondenzátor troch dosiek je možné zobraziť ako dva ploché vzduchové kondenzátory s kapacitoue 0 S / D pripojený paralelne (Obr. 77). Preto celková kapacita (bez dielektriku)

Pri ponorení kondenzátoru v glyceríne jeho kapacitu

5 Kondenzátor pozostáva zn. Mosadzné listy položené so sklenenými pásmi hrúbky D \u003d 2 mm. Plaza mosadzných listov a sklenených podložiek sú rovnakéS. \u003d 200 cm2, dielektrická permeabilita sklae. \u003d 7. Nájdite kapacitu kondenzátora, akn. \u003d 21 a kondenzátorové závery sú pripojené k extrémnym listom.

Rozhodnutie:

6 Little Ball má poplatokq. \u003d 10KL, suspendované na závite v priestore plochého vzduchového kondenzátora, z ktorých okrúhle dosky sú umiestnené horizontálne. Polomer kondenzátora doskyR. \u003d 10 cm. Keď kondenzátorové dosky hlásili náboj q \u003d 1 ul, sila nite niť sa dvakrát zvýšila. Nájdite veľa lopty.

Rozhodnutie:

7 Medzi vertikálnymi doskami plochého vzduchového kondenzátora je suspendovaný na nite malých loptových nosičovq. \u003d 10 NKL. Hromadná loptam. \u003d 6 g, oblasť kondenzátoraS. \u003d 0,1 m2. Aký druh Q musí informovať kondenzátor na vlákno zamietnutej zo zvislosti do uhlaa \u003d 45 °?

Rozhodnutie:
Sila elektrického poľa vnútri plochého kondenzátora je spojená s nábojom q na svojich doskách pomerom

Hmotnosť MG, sila napínacej sily závitu a silu F \u003d QE na strane elektrického poľa (obr. 335) sa vzťahuje na guľu vo vnútri kondenzátora. S rovnováhou lopty v priestore kondenzátora (pozri úlohu 591) qf \u003d mg tgj, alebo

8 Ktorý poplatok sa bude konať na vodičoch, ktoré spájajú dosky plochého vzduchového kondenzátora a zdrojového zdroja napätiaV. \u003d 6,3 V, pri ponorení kondenzátora v petroleji (dielektrická konštanta)e. \u003d 2)? Štvorcový doskový kondenzátorS. \u003d 180 cm2, vzdialenosť medzi doskami d \u003d 2 mm.

Rozhodnutie:
Ak Q1 a Q2 - poplatky na doskách pred a po ponorení kondenzátora v petroleji, potom

9 Plochý vzduchový kondenzátor nabitý na potenciálny rozdiel VO \u003d 200 V. Kondenzátor bol potom odpojený od aktuálneho zdroja. Aký bude rozdiel v potenciách medzi doskami, ak sa vzdialenosť medzi nimi zvyšujed o \u003d 0,2 mm až d \u003d 0,7 mm, a priestor medzi doskami napĺňajú sľuku (dielektrická konštantae \u003d 7)?

Rozhodnutie:
Poplatok na doskách sa nemení, tak

10 Dosky s plochým vzduchovým kondenzátorom sú pripojené k zdroju prúdu s napätím v \u003d 600 V. štvorcových dosiek kondenzátora SO \u003d 100 cm2, vzdialenosť medzi doskami D \u003d0,1 Pozrite sa, aký prúd prejde pozdĺž vodičov s paralelným pohybom jednej dosky pozdĺž druhej na rýchlosti V \u003d 6 cm / s (Obr. 78)?

Rozhodnutie:
Pri pohybe dosky je kondenzátor kapacity v súčasnosti určený časťou plochy platní, na ktorých sa navzájom prekrývajú. V čase času T1 a T2 Square

kde L. \u003d 10 cm dĺžka dosky. V týchto časových bodoch má kondenzátor kontajner

a poplatky na jeho doskách

11 Nájdite si poplatok na komunikáciu dvoch paralelných s pripojenými kondenzátormi s nádržamiC1 \u003d 2 μF a od 2 \u003d 1 μF nabíjať ich na potenciálny rozdielV \u003d 20kv.

Rozhodnutie:
Bežný poplatok paralelne s pripojenými kondenzátormi


12 Dva identický plochý kondenzátor sú pripojené paralelne a nabité na potenciálny rozdiel.V. o \u003d 6 V. Nájdite rozdiel v potenciáli V medzi doskami kondenzátorov, ak po odpojení kondenzátorov z prúdu prúdu, jeden kondenzátor znížil, že vzdialenosť medzi doskami je dvakrát.

Rozhodnutie:

13 Dva kondenzátor s kapacitou C1 \u003d 1 μF a C2 \u003d 2MKF nabitý na potenciálne rozdielyV1 \u003d 20b a v2 \u003d 50 V. Nájdite potenciálny rozdiel v po pripojení kondenzátorov rovnakých pásov.

Rozhodnutie:
14 Kapacita Kondenzátor C1 \u003d 20 μF, nabitý na potenciálny rozdielV1. \u003d 100b, pripojený paralelne s potenciálnym rozdielomV1. \u003d 40 v kondenzátore, ktorého kontajner s2 Neznáme (pripojte rovnaký názov nabitých kondenzátorov). Nájsť kapacitu S.2 Druhý kondenzátor, ak je potenciálny rozdiel medzi kondenzátormi po tom, čo sa zlúčenina ukázala byť rovnáV \u003d 80 V.

Rozhodnutie:

15 Kapacitný kondenzátor C1 \u003d 4MKF, nabitý na potenciálny rozdielV1. \u003d 10B, pripojené paralelne s potenciálnym rozdielomV2. \u003d 20 v kapacitnej kapacite s2 \u003d 6 μF (pripojené varialy nabité kondenzátorové dosky). Ktorý poplatok sa ukáže, že je na doskách prvého kondenzátora po pripojení?

Rozhodnutie:
Kondenzátory na spojenie Q1 \u003d C 1 V 1 a Q2 \u003d C 2 V 2 . Po pripojení varítne nabitých kondenzátorov, celkový náboj q \u003d | q2 -Q 1 | \u003d (C 1 + C 2 ) V a poplatok z prvého kondenzátora kde v-rozdiel potenciálov medzi doskami kondenzátorov po pripojení; Odtiaľ

16 Kondenzátor, nabitý na potenciálny rozdiel v1 \u003d 20 V, pripojený paralelne s potenciálnym rozdielomV2. \u003d 4 v kapacitnej kapacite s2 \u003d 33 μF (pripojené variatne nabité dosky kondenzátorov). Nájsť kapacitu S.1 Prvý kondenzátor, ak potenciálny rozdiel medzi doskami kondenzátorov po ich pripojeníV \u003d 2 V.

Rozhodnutie:
Po pripojení dosiek Variepete sa celkový náboj Q \u003d CV rovná rozdielu rozdielu Q1 \u003d C1V1 a Q2 \u003d C2V2 oddelené
kondenzátory, kde C \u003d C1 + C2 je bežnou kapacitou po pripojení. Touto cestou,

17 Kapacitný kondenzátor C1 \u003d 1 μF, nabitý na potenciálny rozdielV1. \u003d 100b, spojené s kapacizátorom2 \u003d 2 μF, potenciálny rozdielV2. Na doskách, ktoré nie sú známe (spojené s valecoutpedly nabité kondenzátory). Nájdite potenciálny rozdielV2. Ak sa ukázalo, že potenciálny rozdiel medzi doskami kondenzátorov po pripojeníV \u003d 200 V.

Rozhodnutie:
Pred pripojením obvinenia z prvých a druhých kondenzátorov

Po pripojení multi-fold, celkový poplatok
Dvojité znamenie sme tu nastavili, pretože nie je vopred známy, čo z poplatkov, Q2 alebo Q1 je viac; Odtiaľ
Rozhodnutie s mínusovým znakom zodpovedá prípadu, keď sa známky obvinení na doskách prvého kondenzátora po zložení dosiek nezmenia, a s plus-case znamenia, keď sa tieto značky stávajú opačne. Ako v našom prípadea hodnota | V2 | Mal by byť vždy pozitívny, potom existuje len jedno rozhodnutie - s podpisom plus. Výsledkom je | V2 | \u003d 350 V.
18 Dve vodivé gule s polomerom r1 a R 2 Nachádza sa tak, že vzdialenosť medzi nimi je mnohokrát viac ako polomer väčšej gule. Na Radius Ball R1 Nabíjanie q je umiestnené. Aké sú poplatky na loptičkách po pripojení svojho vodiča, ak druhá guľa nebola nabitá? Kapacita vodiča spájajúceho loptičky, zanedbávané.

Rozhodnutie:

19 R 1 \u003d 8 cm a R2 \u003d 20 cm, ktorý sa nachádza vo veľkej vzdialenosti od seba, mal elektrické poplatkyq 1 \u003d 40 NDC a Q2 \u003d - 20 nd. Ako redistribute poplatky, ak sa loptičky pripájajú vodiče? Kapacita vodiča spájajúceho loptičky, zanedbávané.

Rozhodnutie:
Pripojovací guľôčkový vodič zodpovedá paralelným kondenzátorovým pripojením. Po pripojení

20 Dve vodivé gule s polomeromR1 \u003d 10 cm a R2 \u003d 5 cm účtované do potenciálovj 1 \u003d 20b a j 2 \u003d 10V, pripojený vodičom. Nájsť hustoty nabíjania na guľáchs 1 a S 2 po ich pripojenia. Vzdialenosť medzi guľôčkami je v porovnaní s ich polomerom. Kapacita vodiča spájajúceho loptičky, zanedbávané.

Rozhodnutie:
Poplatky na loptičkách pred a po pripojení Celkový potenciál loptičiek po pripojení je určený z stavu úsporného poplatku
Poplatky na prvej a druhej gule po pripojení

Povrchová hustota na guľôčky

21 Plochý vzduchový kondenzátor nabitý na potenciálny rozdielV. o \u003d 800 V, pripojené paralelne s rovnakou veľkosťou s nestancovým kondenzátorom naplneným dielektrikom. Čo je dielektrická konštantae. Dielektrika, ak sa po pripojení potenciálneho rozdielu medzi kondenzátormi ukázali byť rovnakéV \u003d 100V?

Rozhodnutie:

22 Nájdite kontajner s tromi plochými kondenzátormi pripojenými paralelne. Rozmery kondenzátorov sú rovnaké: námestie doštičiekS. \u003d 314 cm2, vzdialenosť medzi doskami d \u003d1 mm. Ako sa kapacita troch kondenzátorov zmení, ak je priestor medzi doskami jedného kondenzátora naplnený sľou (dielektrická konštanta)e1 \u003d 7) a druhý - parafín (dielektrická konštantae 2 \u003d 2)?

Rozhodnutie:
Kapacita troch kondenzátorov bez dielektriky Pri plnení dvoch kondenzátorov Dielektrika troch kondenzátorov

23 V nablednom plochom kondenzátore odpojení od aktuálneho zdroja sa sila elektrického poľa rovná EO. Polovica priestoru medzi kondenzátormi sa naplnil dielektrikum dielektrickým konštantome. (Hrúbka dielektriku je rovná vzdialenosti medzi doskami). Nájdite si silu elektrického poľa E v priestore medzi doskami bez dielektriku.

Rozhodnutie:

Ak D-Vzdialenosť medzi doskami a C0-kapacitou kondenzátora bez dielektriky, potom potenciálny rozdiel medzi kondenzátormi (bez dielektriky) a nabíjajte na doskách Kondenzátor, z ktorých polovica je naplnená dielektrickým, môže byť považovaný za dva pripojené paralelný kondenzátor (obr. 341), a jeden neobsahuje dielektrickú a má kontajner A v druhom, celý priestor medzi doskami je naplnený dielektrikom, a teda jeho kontajner Kompletný kondenzátor, polovica je naplnená dielektrikom,Keď je prúdový zdroj odpojený, poplatok na doskách je zachovaný, takže potenciálny rozdiel medzi doskamiV \u003d q / c, a pevnosť elektrického poľa v priestore medzi délektrickými voľnými doskami,

24 Dva postupne spojené kondenzátory s kapacitou C1 \u003d 1 μF a C2 \u003d 3 μF sú pripojené k zdroju napätia V \u003d 220 V. Nájdite napätie na každom kondenzátore.

Rozhodnutie:
Ak V1 a V2 - napätie na prvom a druhom kondenzátoroch, potom v \u003d V1 + V2 a obvinenia sú rovnaké a rovnaké
q \u003d C1V1 \u003d C2V2; Odtiaľ

S dôsledkom kondenzátorov na redukovanom kondenzátore je napätie väčšie ako na kondenzátore väčšej nádoby.

25 Dva postupne pripojený kondenzátor s kapacitou C1 \u003d 1 μF a C2 \u003d 2 μF sú pripojené k zdroju napätia s napätím V \u003d 900 V. Je možné pracovať takú schému, ak je testovacie napätie je VNP \u003d 500 V kondenzátor?

Rozhodnutie:
Napätie na prvých a druhých kondenzátoroch (Pozri úlohu 24). Práca s rozpadom kondenzátorov v tomto probléme, ktorý je uvedený v stave, je to nemožné, pre členenie prvého a potom sa vyskytnú druhý kondenzátory.

26 Dva postupne spojené kondenzátory sú pripojené k zdroju napätia V \u003d 200 V (obr. 79). Jeden kondenzátor má konštantnú kapacitu C1 \u003d 0,5 μF a druhá je premenná kontajnerov C2 (od CMIN \u003d 0,05 mikrofónum. aH \u003d 0,5 μF). Aké limity zmenia napätie na variabilnom kondenzátore pri zmene svojej kapacity z minima maxima?

Rozhodnutie:
Pri zmene kapacity variabilného kondenzátora CMIN z CMINmax , Napätie na nej zmeny v rámci limitov (pozri úlohu 24)

27 S postupným spojením troch rôznych kondenzátorov, kapacitu obvodu CO \u003d 1 uf a paralelnej zlúčeniny kapacitanciu obvodu C \u003d 11mkf. Nájdite kondenzátory kapacity C2 a C3, ak sa kapacitný kondenzátor C1 \u003d 2 uf.

Rozhodnutie:

28 S postupným spojením troch rôznych kondenzátorov, kapacitný obvod CO \u003d 0,75 uF a paralelnou zlúčeninou kapacitanciu obvodu C \u003d 7 uF. Nájdite kapacita kondenzátorov C2 a C3 a napätie na nichV2 a v3. (s postupným pripojením), ak je kondenzátorová kapacitaC1. \u003d 3 μF a napätie na ňomV1 \u003d 20b.

Rozhodnutie:
S po sebe idúcim kondenzátorovým pripojením máme

s paralelom

Z týchto rovníc nájdeme

Podľa C2 a C3 musia byť teorem C2 a C3 korene štvorcovej rovnice
Rozhodovanie o tom, nájdeme

Poplatky na všetkých kondenzátoroch so sekvenčným pripojením sa navzájom rovná:

29 Tri postupne spojené kondenzátory s kapacitou C1 \u003d 100pf, C2 \u003d 200 PF, C3 \u003d 500 PF pripojené k zdroju prúdu, ktoré ich informovaliq. \u003d 10kl. Nájsť napätie na kondenzátoroch v1, v 2 a v3 , aktuálne zdrojové napätieV. a kapacita všetkých kondenzátorov CO.

Rozhodnutie:
So postupným spojením kondenzátorov je náboj každého kondenzátora Q, tak

Napätie aktuálneho zdroja sa rovná celkovému napätiu na všetkých kondenzátoroch:

Pretože so sekvenčným pripojením
to

30 Tri postupne pripojené kondenzátor s kapacitou C1 \u003d 0,1mkf, C2 \u003d 0,25 μF a C3 \u003d 0,5 μF pripojený k zdroju napätiaV. \u003d 32 V. Nájsť napätie V1, v 2 a v3 na kondenzátoroch.

Rozhodnutie:

31 Dva identický vzduchový kondenzátor C \u003d 100 PF pripojený postupne a pripojený k zdroju napätia.V. \u003d 10 V. Ako sa zmení poplatok na kondenzátoroch, ak je jeden z nich ponorený do dielektriky s dielektrickou konštantnoue \u003d 2?

Rozhodnutie:
S postupným spojením kondenzátorov obvinení na kondenzátoroch sú rovnaké. Pred ponorením jedného z nich v dielektrickom nábore na každom kondenzátore

po ponorení jeden z nich v dielektrických obvineniach kondenzátorov

Zvažujem to

Zmena kondenzátorov

32 Dva ploché vzduchové kondenzátor s rovnakými kapacitami sú postupne pripojené a pripojené k prúdu. Priestor medzi doskami jedného z kondenzátorov je naplnený dielektrickou dielektrickou konštantoue. \u003d 9. Koľkokrát bude intenzívna sila elektrického poľa E v tomto kondenzátore?

Rozhodnutie:
Počiatočná sila elektrického poľa v každom kondenzátore

kde D-Vzdialenosť medzi doskami kondenzátora. Po vyplnení jedného kondenzátora s dielektrickým elektrickým poľom v ňom

Postoj napätia

33 Vyriešte predchádzajúcu úlohu pre prípad, keď sú kondenzátory po nabíjaní odpojené od aktuálneho zdroja.

Rozhodnutie:
Po vypnutí kondenzátora z aktuálneho zdroja a vyplňte ho dielektrickým nabitím na ňom, nemení:

Sila elektrickej poľa v kondenzátore naplnenom dielektrikom,

Postoj napätia

34 Postupne sú pripojené dva ploché vzduchové kondenzátor s rovnakými kapacitami C \u003d 10 PF. Pokiaľ ide o kapacitnú kapacitnú zmenu, ak je priestor medzi doskami jedného z nich naplnený dielektrickým dielektrickým konštantome \u003d 2?

Rozhodnutie:
Zmena nádrže pripojených kondenzátorov

35 V plochej vzduchovej kondenzátore s plochou dosiek S a vzdialenosť medzi nimi sa vodivá doska zaviedla paralelne, ktorých veľkosti sa rovnajú veľkosťou dosiek a jeho hrúbka je oveľa menšia d. Nájsť kondenzátor kapacity s vodivou doskou, ak sa doska nachádza vo vzdialenostil. Z jedného z kondenzátorových dosiek.

Rozhodnutie:

Po injekcii záznamu sa vytvoril dva po sebe idúce kondenzátor zahrnuté s nádržami

(Obr. 342). Ich celkovej kapacity na určenie pomeru

kde C-počiatočný kapacitor kapacity. Teda po zavedení dosky v akejkoľvek polohe0 \u003d S.

36 V plochom vzduchovom kondenzátore s doskamiS. a vzdialenosť medzi nimi D bola zavedená rovnobežne s náčelnív vodivej doske, ktorej rozmery sa rovnajú veľkosťou dosiek a hrúbku dstrhnúť \u003d D / 3

Rozhodnutie:

Zavedenie vodivého dosky medzi kondenzátorovými doskami vedie k tvorbe dvoch po sebe idúcich kondenzátorov zapnutých s vzdialenosťami medzi doskami D1 a D2 a nádržami

(Obr.343). Ich celková kapacita sa nachádza z pomeru

Pre - Kondenzátor kondenzátora.

37 Plochý vzduchový kondenzátor sa nabíja do potenciálneho rozdielu VO \u003d 50 V a odpojil sa od aktuálneho zdroja. Potom je kondenzátor rovnobežný s pokožnovaným, vyrobený vodivým hrúbkou dosky Dstrhnúť \u003d 1 mm. Vzdialenosť medzi doskami d \u003d 5 mm, doskami dosiek a dosiek sú rovnaké. Nájdite rozdiel v potenciáloch v medzi kondenzátorovými doskami s vodivou doskou.

Rozhodnutie:
Kapacitancia kondenzátora pred a po vykonaní vodivej dosky hrúbky DN (pozri úlohu 36)
Nabíjanie kondenzátora odpojeného od aktuálneho zdroja sa nezmení:

potenciálny rozdiel medzi kondenzátorovými doskami po vytvorení vodivej dosky

38 V plochej vzduchové kondenzátor s plochou dosiek S a vzdialenosť medzi nimi D je zavedený rovnobežne s hrúbkou dielektrickej dosky D1 e. , dosky tanierov a záznamov sú rovnaké a rovné S. Nájdite kapacitu kondenzátora s dielektrickou doskou.

Rozhodnutie:

Ak zadáte tenkú vodivú dosku rovnobežne v kondenzátore, na jeho povrchu sa zobrazia rovnaké obvinenia opačného znaku. V tomto prípade sa elektrické pole v kondenzátore nezmení a kapacitná kondenzátor zostane rovnaký (CP s úlohou 35). Kapacitancia kondenzátora s dielektrickou doskou možno nájsť, čo naznačuje, že na povrchu tejto dosky sa aplikujú tenké vodivé vrstvy. V tomto prípade sú tri postupne spojené kondenzátory vytvorené s nádržami.

kde D2 a D3 sú vzdialenosti medzi povrchmi dielektrickej dosky a dosiek, s D2 + D3 \u003d D-D1 (obr. 344). Celková kapacita kondenzátora C sa stanoví zo vzorca

odtiaľ

39 Priestor medzi rovinnými kondenzátorovými doskami je naplnený tromi dielektrickými doskami rovnakej hrúbky D \u003d 2 mm skla (e 1 \u003d 7), sľuda (E 2 \u003d 6) a parafín (E 3 \u003d 2). Dosky dosiek a platní sú rovnaké a rovnakéS. \u003d 200 cm2. Nájdite kapacitu z takéhoto kondenzátora.

Rozhodnutie:

40 V plochom vzduchovom kondenzátore s plochou dosiek S a vzdialenosť medzi nimi D je vyrobená rovnobežne s doskami Dielektrická doska s dielektrickou konštantoue. \u003d 2, ktorý sa nachádza, ako je znázornené na obr. 80. Koľkokrát sa kapacitná kapacita zmení, keď sa k nemu pridajú dosky?

Rozhodnutie:

Predstavte si, že kondenzátor s dielektrickou doskou vo forme dvoch paralelných kondenzátorov zapnutých, z ktorých prvý neobsahuje dielektrickú a má kontajner

- Počiatočná kapacita kondenzátora a v druhej oblasti pokovovania sa rovná ploche dielektrickej dosky S / 2 (obr. 345, A). Druhý kondenzátor potom prezentuje vo forme dvoch postupných spojených kondenzátorov, z ktorých jeden neobsahuje dielektrickú a má kapacitnú C2 \u003d C0 a druhý je úplne naplnený dielektrikom a má nádobu (Obr. 345, b). Kapacita týchto dvoch kondenzátorov

Kapacita všetkých troch kondenzátorov

Pomer cisterien

Tu sa domnievame, že veľkosť platných látok je oveľa väčšia ako vzdialenosť medzi nimi, a preto zanedbávajú efekty hrany, t.j. rozdiel medzi elektrickým poľom na okrajoch dosiek a dielektrickej dosky z homogénny. V opačnom prípade nie je kapacita počiatočného kondenzátora rovná nádobe z troch kondenzátorov znázornených na obr. 345, b.

41 Nájdite celkovú kapacitujúcich kondenzátorov zahrnutých do diagramu znázorneného na obr. 81. Kapacita kondenzátorov C1 \u003d 3 uF, C2 \u003d 5 uF, C3 \u003d 6 μF a C4 \u003d 5 μF.

Rozhodnutie:

42 Nájdite celkovú kapacitujúcich kondenzátorov zahrnutých do diagramu znázorneného na obr. 82. Kapacita každého kondenzátora je C0.

Rozhodnutie:

Inklúzna schéma znázornená na obr. 82, ekvivalentné diagramu znázornenému na obr. 346, a. Kvôli rovnosti kontajnerov všetkých kondenzátorov je potenciálny rozdiel medzi bodmi A a B nula, kondenzátor C4 sa vždy nenabíja a schéma je zjednodušená (obr. 346, b). Všeobecná kapacita kondenzátorov

43 Nájdite potenciálny rozdiel medzi bodmi A ab. V diagrame znázornenom na obr. 83. Kapacitančné kondenzátory s1 \u003d 0,5mkf a C2 \u003d 1MKF, zdroje napätia prúduV1 \u003d 2 V a V 2 \u003d 3 V.

Rozhodnutie:

44 Papierová kondenzátorová kapacita C1 \u003d 5 μF a vzduchový kondenzátor C2 \u003d 30 PF pripojený postupne a pripojený k zdroju napätiaV. \u003d 200 V. Vzduchový kondenzátor je naplnený petrolejom (dielektrická konštanta E. \u003d 2). Aký druh Q bude uniknúť na reťazec?

Rozhodnutie:

45 Dva identické ploché vzduchové kondenzátory sú spojené postupne a pripojené k prúdu. Kým koľkokrát mení elektrické pole sily v jednom z nich, pokiaľ nie je iné vyplnené dielektrikum s dielektrickou konštantoue \u003d 4?

Rozhodnutie:
Pôvodne bol potenciálny rozdiel medzi doskami každého kondenzátora v1 \u003d V. / 2, kde napätie aktuálneho zdroja. Po vyplnení jedného z nich dielektrikum

kde q-poplatok za každý pokovovaný, a
- hmotnosti potenciálov medzi doskami pred a po plnení kondenzátora dielektrikom. Pretože sila elektrického poľa v kondenzátore je úmerná potenciálnemu rozdielu medzi jej doskami, pomerom napätia pred a po plnení

46 Na mieste nabitia, ktorý sa nachádza vo vnútri plochého kondenzátora, ktorý má náboj Q, silu F. pre ktorú veľkosťD. F zmení túto silu, akkondenzátor pre čas t nabitý prúdI?

Rozhodnutie:

47 Kondenzátory pripojené podľa schémy znázornenej na obr. 84, zapojte body A a B k zdroju prúdu napätiaV. \u003d 80 V a potom od neho odpojené. Nájdite si poplatok, ktorý prenikáv. bod A, ak zatvoríte kľúč K. Kondenzátoryv. C1 \u003d C2 \u003d C3 \u003d C0 a C4 \u003d Z0, kde C0 \u003d 100 uf.

Rozhodnutie:
Po pripojení k zdroju prúdu, náboj každého kondenzátora v sekvenčnom obvode AMP je Q "\u003d C"V, kde" \u003d C1C3 / (s 1 + C 3) ) -Použitie ABM reťazca a náboj každého kondenzátora v. ANB sekvenčný obvod sa rovná Q "\u003d C" V, kde "\u003d c2 C4 / (C 2 + C 4 ) -Prirodzená reťazová ANB. Potenciálny rozdiel medzi bodmi A a T sa rovná V"\u003d Q" / C1 \u003d C3 V / (C1 + C3 ); Rozdiel potenciálov medzi bodmi a jan sa rovná V "\u003d q" / C2 \u003d C4 v / (C 2 + C4 ). Po odpojení od zdroja prúdu je možné schému zobraziť ako dva paralelné reťaze z nosných kondenzátorov (muž z C1 a C2 a MBN z C3 a C4) nabité na potenciálny rozdiel

Pri zatvorení kľúča k potenciálnemu rozdielu medzi bodmim a N. Sa rovná nule. Obvod človeka je vypustený, a cez bod a prúdi náboj q \u003d CV, kde c \u003d c1 C 2 / (C 1 + C 2 ) - Intenzita tohto reťazca. Touto cestou,

48 Štyri kondenzátory sú spojené podľa schémy znázornenej na obr. 85. Súčasné zdrojové póly môžu byť pripojené buď body A ab, alebo na body m a n . Kapacity kondenzátorov C1 \u003d 2 μF a C2 \u003d 5 μF. Nájdite kapacity CX kondenzátorov a SU, v ktorých sa poplatky na doskách všetkých kondenzátorov v module rovná navzájom, bez ohľadu na to, ako je pripojený aktuálny zdroj.

Rozhodnutie:

49 Dva identické ploché vzduchové kondenzátory sa vložia do seba tak, že vzdialenosť medzi dvoma susednými doskami d \u003d 5 mm. Každý kondenzátor je pripojený k aktuálnemu zdroju, ktorého napätieV. \u003d 100V, jeden z dosiek každého kondenzátora je uzemnený (obr. 86). Aká je sila elektrického poľa medzi doskami A a B?

Rozhodnutie:
Vzhľadom na pozemnú dosku, ale má potenciál Potenciál dosky B Rozdiel medzi nimi a elektrické napätie

50 Nájdite povrchovú hustotu nabíjania na doskách plochého kondenzátora, ak elektrón, ktorý nemá počiatočnú rýchlosť, prechádzajúcu cestu z jednej dosky na druhú, získava rýchlosť pani. Vzdialenosť medzi doskami D \u003d 3 cm.

Rozhodnutie:

51 Kondenzačná kapacita C \u003d 2 μF Nabíjanie q \u003d 1 ul sa uvádza. Kondenzátorové svorky pripojený vodič. Nájdite množstvo tepla q zvýraznené v vodiči pri vypúšťaní kondenzátora a potenciálny rozdiel medzi kondenzátorovými doskami pred vypustením.

Rozhodnutie:
Podľa zákona o ochrane energie sa množstvo tepla uvoľneného počas vypúšťania kondenzátora rovná elektrickej energii.
uložené v kondenzátore:

Potenciálny rozdiel medzi kondenzátorovým doskami pred vypustením V \u003d Q / C \u003d 500 V.

52 Pri vypúšťaní batérie pozostávajúcej zn. \u003d 20 Paralelné kondenzátory s rovnakými kapacitami C \u003d 4 μF, množstvo tepla q \u003d 10 j. Na ktorý potenciálny rozdiel bol obvinený z kondenzátorov?

Rozhodnutie:
Energia uložená v n kondenzátoroch, \\ t

preto rozdiel v potenciáloch

53 Koľko tepla q je zvýraznené, keď je uzemnenie účtované do potenciáluj. \u003d 3000 v gule Radius R \u003d 5 cm?

Rozhodnutie:
Kapacita lopty

Všetky elektrické energie nabitej gule pôjdu do teplého:

54 Aký druh Q je lopta, ak je účtovaná potenciáluj. \u003d 100 V a uloženésú elektrickou energiou w\u003d 2.02 J?

Rozhodnutie:
Elektrická energia uložená guľou

55 Nájdite množstvo tepla q, zvýraznené pri pripájaní horných nebrúsených dosiek kondenzátorov s kapacitou C1 \u003d 2 μF a C2 \u003d 0,5 μF (obr. 87). Potenciálne rozdiely medzi hornými doskami kondenzátorov a zemeV1 \u003d 100 V a V2 \u003d -50B.
Rozhodnutie:
Pred pripojením kondenzátorov ich poplatkov

a ich celková energia

Po pripojení kondenzátorov ich plné

kde v-rozdiel potenciálov medzi hornými doskami a Zemou; Odtiaľ

Po pripojení horných kondenzátorov ich celkovej energie

Rozlišovacie množstvo tepla sa rovná rozdielu v počiatočných a konečných energiách kondenzátorov:
S V1 \u003d V2, neexistuje žiadny prechod nabíjania, takže teplo nevynikne. Ak sú potenciály V1 a V2 majú rovnaké označenia, potom sa teplo zvýrazní menej ako v prípade rôznych potenciálnych značiek.
56 Nájdite množstvo tepla q, zvýraznené pri pripojení rovnakého názvu nabitých dosiek kondenzátorov s kapacitou C1 \u003d 2MKF a C2 \u003d 0,5 μF. Potenciálne rozdiely medzi kondenzátormiV1 \u003d 100 V a V2 \u003d 50 V.

Rozhodnutie:
Rozlišovacie množstvo tepla sa rovná rozdielu medzi energiou kondenzátorov pred a po pripojení (pozri úlohu 55):

Témy kodifikátora EGE: Elektrická nádoba, kondenzátor, energia elektrického poľa kondenzátora.

Predchádzajúce dva články boli venované samostatnému zváženiu toho, ako sa vodiči správajú v elektrickom poli a ako - dielektrika. Teraz musíme tieto vedomosti zjednotiť. Faktom je, že spoločné využívanie vodičov a dielektriky v špeciálnych zariadeniach má veľký praktický význam - kondenzátory.

Ale predtým, než predstavíme koncepciu elektrická nádrž.

Kapacita odloženého vodiča

Predpokladajme, že nabitý vodič sa nachádza tak ďaleko od všetkých ostatných orgánov, že interakcia poplatkov za poplatok s okolitými orgánmi nemožno zohľadniť. V tomto prípade sa vodič nazýva osamelý.

Potenciál všetkých bodov nášho vodiča, ako vieme, má rovnaký význam nazývaný potenciál dirigentu. Ukazuje sa, že potenciál odloženého vodiča je priamo úmerný jeho poplatku. Koeficient proporcionality je určený na označenie, \\ t

Hodnota sa nazýva elektrická kapacita A rovnajúca sa pomeru náboja vodiča na jeho potenciál:

(1)

Napríklad potenciál odľahlej gule vo vákuu sa rovná:

kde - lopta lopty, - jeho polomer. Preto kontajner lopty:

(2)

Ak je lopta obklopená dielektrickým médiom s dielektrickou konštantnou, jeho potenciálny pokles občas:

Nádoba lopty preto sa občas zvyšuje:

(3)

Zvýšené kontajnery v prítomnosti dielektriky sú najdôležitejšou skutočnosťou. Stretneme sa s ním pri zvažovaní kondenzátorov.

Z formulára (2) a (3) vidíme, že kontajner lopty závisí len od jej polomeru a dielektrickej permeability životného prostredia. To isté bude vo všeobecnom prípade: kapacita odloženého vodiča nezávisí od svojho poplatku; Je určená len veľkosťou a formou vodiča, ako aj dielektrickej permeability média obklopujúceho vodiča. Z látky vodiča, nádoba tiež nezávisí.

Aký je význam konceptu nádrže? Kapacita ukazuje, ktorý poplatok musíte povedať dirigent, aby ste zvýšili jeho potenciál. Čím väčšia je nádoba, v uvedenom poradí, tým väčší náboj je umiestnený na vodič.

Jednotka merania nádrže slúži farad F). Z stanovenia nádoby (1) je možné vidieť, že F \u003d CL / V.

Poďme sa zistiť, že sa na svete (je to vodič!). Radius považujeme približne rovné k km.

ICF.

Ako vidíte, F je veľmi veľký kontajner.

Jednotka merania kapacity je tiež užitočná a s cieľom významne ušetriť na označení rozmeru dielektrickej konštanty. V skutočnosti, Express zo vzorca (2):

Preto môže byť dielektrická konštanta merať v f / m:

Tak ľahšie si uvedomiť, nie?

Kapacita plochého kondenzátora

Kapacita odloženého vodiča v praxi sa používa zriedka. V bežných situáciách nie sú vodiče odľahlé. Nabitý vodič interaguje s okolitými orgánmi a navrhuje poplatky a potenciál oblasti týchto indukovaných poplatkov (podľa princípu superpozície!) Zmení potenciál samotného vodiča. V tomto prípade nie je možné tvrdiť, že potenciál dirigentu bude priamo úmerný svojmu poplatku a koncepcia samotnej kapacity vykonávania skutočne stráca svoj význam.

Je však možné vytvoriť systém nabitých vodičov, ktoré aj keď sa na nich akumulovali, významný poplatok takmer neintekuje s okolitými orgánmi. Potom môžeme znova hovoriť o kontajneri - ale tentoraz o kapacite tohto systému diárov.

Najjednoduchší a najdôležitejší príklad takéhoto systému je plochý kondenzátor. Pozostáva z dvoch paralelných kovových dosiek (tzv. \\ T planbány) oddelené dielektrickou vrstvou. V súčasnosti je vzdialenosť medzi doskami oveľa nižšia ako ich vlastné veľkosti.

Začať, považujeme za vzduch Kondenzátor, ktorý má vzduch medzi doskami

Nech sú obvinenia z dosiek rovnaké a. To je presne to, čo sa deje v reálnych elektrických obvodoch: obvinenia z dosiek sú rovné modulu a sú oproti znameniu. Hodnota je náboj pozitívnej hrany - zavolal nabíjací kondenzátor.

Nech - plocha každej roviny. Nájdite pole vytvorené taniermi v okolitom priestore.

Keďže rozmery dosiek sú veľké v porovnaní so vzdialenosťou medzi nimi, pole každej roviny ďaleko od jeho okraja možno považovať za homogénne pole nekonečnej nabitej roviny:

Tu je napätie pozitívneho očkovacieho poľa, - napätie negatívneho poľa, - povrchová hustota obvinení v rovine:

Na obr. 1 (vľavo) zobrazuje pevnostné vektory z každého okraja v troch oblastiach: vľavo od kondenzátora, vo vnútri kondenzátora a vpravo od kondenzátora.

Obr. 1. Elektrické pole plochého kondenzátora

Podľa zásady superpozície, pre výsledné pole máme:

Nie je ťažké vidieť, že pole odvoláva na ľavú a vpravo od kondenzátora (polia dosiek sa navzájom splácajú):

Vnútri kondenzátora sa pole zdvojnásobí:

(4)

Výsledné pole dosiek plochého kondenzátora je znázornené na obr. 1 vpravo. Takže:

Vnútri plochého kondenzátora sa vytvorí homogénne elektrické pole, ktorého napätie je vo vzorci (4). Mimo kondenzátora je pole nula, takže kondenzátor netedí s okolitými telami.

Nezabudnime však, že toto vyhlásenie je odvodené z predpokladu, že svorky sú nekonečné lietadlá. V skutočnosti sú ich veľkosti konečné, a v blízkosti okrajov dosiek sú tzv. regionálne účinky: Pole sa líši od homogénnej a preniká do vonkajšieho priestoru kondenzátora. Ale vo väčšine situácií (a ešte viac, takže v úlohách skúšky vo fyzike), regionálne účinky môžu byť zanedbané a konať, akoby vyhlásenie pridelené kurzíva bolo verné bez akejkoľvek rezervácie.

Nech je vzdialenosť medzi kondenzátorom rovnaká. Vzhľadom k tomu, že pole vnútri kondenzátora je homogénne, potenciálny rozdiel medzi doskami sa rovná produktu (zapamätajte si komunikáciu napätia a napätia v jednotnom poli!):

(5)

Potenciálny rozdiel medzi kondenzátorom hrá, ako vidíme, je priamo úmerná nabíjaniu kondenzátora. Toto vyhlásenie je podobné tvrdeniu "Potenciál odloženého vodiča je priamo úmerný poplatku s vodičom", z ktorého začala celá konverzácia. Pokračovanie tejto analógie, definovať kapacitná kapacita Ako pomer náboja kondenzátora na potenciálny rozdiel medzi jeho doskami:

(6)

Kapacitancia kondenzátora ukazuje, ktorý poplatok musí uviesť, že potenciálny rozdiel medzi jej platnými nárastmi na V. vzorec (6) je teda modifikácia vzorca (1) pre prípad systému dvoch vodičov - kondenzátor .

Z formulára (6) a (5) môžem ľahko nájsť kapacitu plochého vzduchového kondenzátora:

(7)

Záleží len na geometrických vlastnostiach kondenzátora: dosky dosiek a vzdialenosť medzi nimi.
Predpokladajme, že priestor medzi doskami je naplnený dielektrickým dielektrickým konštantom. Ako sa kondenzátorová kapacita zmení?

Sila poľa vo vnútri kondenzátora sa zníži občas, takže namiesto vzorca (4) teraz máme:

(8)

V súlade s tým, napätie na kondenzátore:

(9)

Odtiaľ kapacitu plochého kondenzátora s dielektrikom:

(10)

Záleží na geometrických vlastnostiach kondenzátora (dosky dosiek a vzdialenosti medzi nimi) a na dielektrickej konštante dielektrického plniaceho kondenzátora.

Dôležitý dôsledok vzorca (10): dielektrika plniaceho kondenzátora zvyšuje jeho kapacitu.

Energy nabitý kondenzátor

Nabitý kondenzátor má energiu. To možno vidieť na skúsenosti. Ak nabíjate kondenzátor a zatvoríte ho na žiarovke žiarovku, potom (za predpokladu, že kapacita kondenzátora je dostatočne veľká) sa žiarovka zapne dlho.

Preto je v nabitej kondenzátore, energia je uložená, ktorá je pridelená počas jeho vypúšťania. Nie je ťažké pochopiť, že táto energia je potenciálnou energiou interakcie kondenzátorových dosiek - po tom všetkom, nanesená, ktorá je nabitá, ktorá je nabitá, navzájom priťahuje.

Teraz zistime túto energiu, a potom vidieť, že existuje hlbšie pochopenie pôvodu energie nabitého kondenzátora.

Začnime s plochým vzduchovým kondenzátorom. Odpovedať na takúto otázku: Aká je sila príťažlivosti svojich dosiek? Použite rovnaké: nabitie kondenzátora, pokovovanú oblasť.

Vezmite na druhý Clack tak malá oblasť, ktorú môže byť poplatok za túto stránku považovaný za bod. Tento poplatok je priťahovaný k prvej rovine silou

kde - intenzita prvého okrajového poľa:

Teda,

Táto sila je zameraná rovnobežne s líniami poľa (t.j. kolmého na dosky).

Výslednou silou príťažlivosti druhej zátky k prvému je vyvinúť zo všetkých týchto silí, s ktorými sú všetky druhy malých obvinení z druhého planíte priťahované k prvej rovine. S týmto súhrnom bude trvalý faktor predložený pre držiak a v držiaku budú všetci zhrnuté. V dôsledku toho dostaneme:

(11)

Predpokladajme, že vzdialenosť medzi doskami sa zmenila z počiatočnej hodnoty do konečnej veľkosti. Pozemok dosiek robí prácu:

Znamenie je správne: Ak dosky priblížia bližšie, sila je pozitívna operácia, pretože dosky sú priťahované k sebe navzájom. Naopak, ak odstraňovanie dosiek Trieda \u003d "Tex" alt \u003d "(! Lang: (D_2\u003e D_1)"> !}Práca sily príťažlivosti je negatívna, ako by mala byť.

Berúc do úvahy vzorce (11) a (7) máme: \\ t

Toto je možné prepísať takto:

(12)

Práca potenciálnej sily príťažlivosti dosiek sa rovná zmene s mínusom veľkosti. Znamená to, že - potenciálna energia interakcie dosiek, alebo energy nabitý kondenzátor.

Pomocou pomeru zo vzorca (12) môžete získať ďalšie dve vzorce pre energiu kondenzátora (uistite sa, že sami!):

(13)

(14)

Obzvlášť užitočné sú vzorce (12) a (14).

Predpokladajme, že kondenzátor je naplnený dielektrickým dielektrickým konštantom. Sila príťažlivosti dosiek sa časy zníži, a namiesto (11) dostaneme:

Pri výpočte prác sily, pretože nie je ťažké vidieť, hodnota zadá kapacitu a vzorec (12) - (14) zostaňte nezmenené. Kapacitancia kondenzátora v nich bude teraz vyjadrený vzorcom (10).

Takže, vzorce (12) - (14) sú univerzálne: sú platné pre vzduchový kondenzátor aj kondenzátor s dielektrikom.

Elektrická poľná energia

Sľúbili sme, že po výpočte energie kondenzátora poskytneme hlbšiu interpretáciu pôvodu tejto energie. Pokračujte.

Zvážte vzduchový kondenzátor a transformujeme vzorec (14) pre svoju energiu:

Ale - objem kondenzátora. Dostaneme:

(15)

Pozeráte sa pozorne na tomto vzorci. Už nie obsahuje nič, čo by bolo špecifické pre kondenzátor! Vidíme elektrická poľná energia v určitom objeme.

Energia kondenzátora nie je nič iné ako energia elektrického poľa uzavretej vo vnútri.

Takže samotné elektrické pole má energiu. Nie je pre nás nič úžasné. Rádiové vlny, slnečné svetlo sú príkladmi šírenia energie, prenesené v priestore elektromagnetickými vlnami.

Hodnota je energia jednotky poľa - zavolaná objemová hustota energie. Z formulára (15) dostaneme:

(16)

V tomto vzorci nie je vôbec žiadna geometrická veľkosť. Poskytuje najvyššie možné pripojenie energie elektrického poľa a jeho napätia.

Ak je kondenzátor plný dielektriku, potom sa jeho kapacita zvyšuje občas, a namiesto vzorcov (15) a (16) budeme mať:

(17)

(18)

Ako vidíme, energia elektrického poľa závisí od dielektrickej konštanty média, v ktorom je pole umiestnené.
Je pozoruhodné, že výsledné vzorce pre hustotu energie a energie ďaleko presahuje limity elektrostatiu: platia nielen pre elektrostatické pole, ale aj pre elektrické polia sa pohybujú v čase.

Jedna z najčastejšie používaných elektronických komponentov sú kondenzátory. A v tomto článku musíme zistiť, čo pozostávajú z toho, ako fungujú a čo

Poďme najprv zvážiť konštrukciaA potom sa hladko presunieme na ich hlavné typy a charakteristiky, ako aj procesy nabíjania / výboja. Ako vidíte, dnes musíme študovať veľa zaujímavých momentov 😉

Takže najjednoduchší kondenzátor je dva ploché vodivé dosky umiestnené paralelne so sebou a oddelené dielektrickou vrstvou. Okrem toho by vzdialenosť medzi doskami mala byť oveľa menšia ako v skutočnosti rozmery dosiek:

Takéto zariadenie sa nazýva plochý kondenzátora dosky - orezaný kondenzátor. Stojí za to objasniť, že tu považujeme za už nabitý kondenzátor (samotný proces nabíjania študuje o niečo neskôr), to znamená, že na doskách zameraných na určitý poplatok. Najväčším záujmom je navyše, keď sú obvinenia z kondenzátorových dosiek rovnaké modulom a sú oproti znameniu (ako na obrázku).

A keďže dosky zamerané na poplatok, medzi nimi vzniká elektrické pole zobrazené šípkami v našej schéme. Oblasť plochého kondenzátora sa koncentruje hlavne medzi doskami, avšak v okolitom priestore aj elektrické pole, ktoré sa nazýva pole rozptylu. Veľmi často sa jeho vplyv v úlohách zanedbával, ale to nestojí za zabudnúť na neho 🙂

Ak chcete určiť veľkosť tohto poľa, zvážte ďalší schematický obraz plochého kondenzátora:

Každý z kondenzátorových dosiek oddelene vytvára elektrické pole:

Výraz pre pevnosť poľa rovnomerne nabitej platne je nasledovná:

Tu je povrchová hustota nabíjania :. A - Dielektrická permeabilita dielektriky umiestnenej medzi doskami kondenzátora. Vzhľadom k tomu, oblasť kondenzátorových dosiek máme rovnaké, rovnako ako hodnota nabíjania, moduly sily elektrického poľa sú navzájom rovné:

Ale pokyny vektorov sú odlišné - vnútri vektorového kondenzátora sú nasmerované v jednom smere, a vonku - na opačnú. Vo vnútri platní sa teda výsledné pole stanoví takto: \\ t

A čo bude veľkosť napätia mimo kondenzátora? A všetko je jednoduché - na ľavej strane a vpravo od polí polí zborových dosiek navzájom kompenzujú a výsledné napätie je 0 🙂

Procesy a vypúšťacie kondenzátory.

Zaoberáme sa zariadením, teraz nám pochopíme, čo sa stane, ak je zdroj DC pripojený k kondenzátoru. Na základných elektrických obvodoch je kondenzátor označený takto:

Takže sme spojili kondenzátorové dosky do pólov zdroja DC. Čo sa bude diať?

Voľné elektróny z prvého pokovovania kondenzátor Právo na pozitívnu skupinu zdroja, v súvislosti s ktorým nedostatok negatívne nabitých častíc vznikne na pokovovaní a bude sa pozitívne nabitá. Zároveň sa elektróny z negatívneho pólu aktuálneho zdroja presunú na druhý kryt kondenzátora, v dôsledku čoho vzniknú prebytočné elektróny, v tomto poradí, oblasť bude negatívne nabitá. Na doskách kondenzátora sú teda vytvorené obvinenia z rôznych znakov (len tento prípad, sme zvažovali v prvej časti článku), čo vedie k vzhľadu elektrického poľa, ktorý sa vytvorí medzi definovanými kondenzátormi. Proces nabíjania bude pokračovať, kým sa tento potenciálny rozdiel nechajú rovný napätiu súčasného zdroja, po tom, aby proces nabíjania skončila, a pohyb elektrónov podľa reťazca sa zastaví.

Keď je zdroj odpojený, kondenzátor môže dlhodobo ušetriť nahromadené poplatky. V súlade s tým je nabitý kondenzátor zdrojom elektrickej energie, čo znamená, že môže dať energiu do vonkajšieho reťazca. Vytvorme najjednoduchší reťazec jednoduchým pripojením kondenzátorových dosiek navzájom:

V tomto prípade začne reťaz prúd kondenzátoraA elektróny sa začne pohybovať s negatívne nabitým pripojením k pozitívnemu. Výsledkom je, že napätie na kondenzátore (potenciálny rozdiel medzi doskami) sa začne klesať. Tento proces skončí v okamihu, keď sa obvinenia z dosiek kondenzátorov rovnajú vzájomným spôsobom, elektrické pole medzi doskami zmizne a prúd zastaví obvod. Takto sa vyskytne vypúšťanie kondenzátora, v dôsledku čoho dáva vonkajšiemu reťazcu všetku akumulovanú energiu.

Ako vidíte, tu nie je nič komplikované.

Kapacity a energie kondenzátora.

Najdôležitejšou charakteristikou je elektrická kapacita kondenzátora - fyzikálna hodnota, ktorá je definovaná ako pomer náboja kondenzátora jedného z vodičov na potenciálny rozdiel medzi vodičmi:

Kontajner sa líši v pharands, ale hodnota 1 f je pomerne veľká, takže kondenzátory sú najčastejšie merané v mikropraids (ICF), nanoforades (NF) a picofarades (PF).

A keďže sme už priniesli vzorec na výpočet napätia, poďme vyjadriť napätie na kondenzátore nasledovne:

Tu máme vzdialenosť medzi doskami kondenzátora a nábojom kondenzátora. Tento vzorec nahrádzame vo výraze pre kapacitu kondenzátora:

Ak sa vzduch objaví ako dielektrika, potom vo všetkých vzorcoch môžete nahradiť

Pre uloženú energiu kondenzátora sú platné nasledujúce výrazy:

Okrem kapacity sú kondenzátory charakterizované iným parametrom, a to veľkosť napätia, ktorý môže odolať jeho dielektriku. S príliš veľkými hodnotami napätia sú dielektrické elektróny oddelené od atómov a dielektrika začína vykonávať prúd. Tento fenomén sa nazýva porucha kondenzátora, a v dôsledku nálev, aby sa navzájom uzavreli. Vlastne, charakteristika, ktorá sa často používa pri práci s kondenzátormi, nie je priebežné napätie, ale prevádzkové napätie je, že existuje hodnota napätia, v ktorej môže kondenzátor pracovať na dlhú dobu, a rozpad sa nestane.

Vo všeobecnosti sme dnes preskúmali základné vlastnosti kondenzátorov, ich pomôcky a charakteristík, takže na tomto konci článku, a v ďalšom diskusníme diskutovať o rôznych možnostiach kondenzátorov, takže príde na naše stránky znova!

Dva ploché dosky umiestnené paralelne so sebou a oddelené dielektrikum tvoria plochý kondenzátor. Toto je najjednoduchší zástupca kondenzátorov, ktoré sú určené na hromadenie viaccestnej energie. Ak sa dosky informujú poplatok rovný veľkosti, ale iným modulom, potom sa polia medzi vodičmi zdvojnásobia. Pomer nabíjania jedného z vodičov k napätiu medzi doskami kondenzátora sa nazýva elektrická kapacita:

Ak je umiestnenie dosiek nezmenené, potom možno považovať za konštantnú pri každom nábore vodičov. V medzinárodnom meracom systéme jednotka elektrickej kapacity - Farad (F). Plochý kondenzátor má napätie rovnajúce sa súčtu napätia vytvorených vodičmi (E 1 + E 2 ... + E N). Vektor vektorov. Hodnota elektrickej kapacity je priamo úmerná ploche dosiek a nepriamo v pomere k vzdialenosti medzi nimi. To znamená, že na zvýšenie elektrickej kapacity kondenzátora je potrebné urobiť oblasť dosiek viac, pričom sa medzi nimi znižuje vzdialenosť medzi nimi. V závislosti od použitého dielektrika môže byť plochý kondenzátor:

• Papier.
• Slyudyanny.
• Polystyrén.
• Keramické.
• Vzduchu.

Princíp zariadenia sa bude pozrieť na príklad papiera kondenzátora. Papierovaný papier o ošetrení parafínu sa používa v tomto prípade ako dielektrika. Dielektrika je spevnená medzi dvoma fóliovými pásmi, ktoré vykonávajú úlohu vodičov. Celý dizajn je zložený do kotúča, v ktorom sú závery vložené na pripojenie k tomuto modelu, je umiestnený v keramickom alebo kovovom puzdre. Plochý vzduchový kondenzátor a iné typy poplatkov sú podobným dizajnom, ako dielektrické prostredie sa používajú iba materiály, na počesť, na ktorej je pomenovaný samotný kondenzátor. Pri riešení úloh, v ktorých potrebujete nájsť požadované hodnoty, nezabudnite použiť hodnotu charakterizáciu dielektrika - dielektrická permeabilita média.

V rádiovom inžinierstve sa používajú kvapalné a suché kvapalné kondenzátory, v ktorých je umiestnená oxidovaná doska hliníka. Táto látka je v kovovom puzdre. Ako elektrolyt sa používa roztok kyseliny boritej a niektoré ďalšie zmesi. Suchý typ diskov sa vykonáva skladaním troch pások, z ktorých jeden je hliník, druhý je kovový a medzi nimi - gázová vrstva impregnovaná viskóznym elektrolytom. Valček sa umiestni do hliníkového puzdra a pokryté bitúmenom. Plochý kondenzátor má širokú škálu aplikácií a nízke náklady. Bohužiaľ, tieto modely nám nenahradia batérie, pretože energia plochého kondenzátora je veľmi malý a poplatok je veľmi rýchly "trhanie". Nie sú vhodné ako zdroje elektriny, ale majú jednu výhodu - pri nabíjaní cez reťazec nízkej rezistencie okamžite poskytujú akumulovanú energiu.