Elektrisitet. Enheter for elektrisk kapasitet. Kondensatorer. Elektrisk kapasitet til en forsterket leder. Gjensidig kapasitans av to ledere Kondensatorer For en ladet og forsterket leder er den garantert størknet

Formler (94.3), (94.5) og (94.7) viser at kapasiteten til kondensatorer av enhver form er direkte proporsjonal med dielektrikumets dielektriske penetrasjon, som fyller rommet mellom platene. Derfor øker uttørkingen av ferroelektrikk kapasitansen til kondensatorene betydelig.

Kondensatorer er karakterisert spenningsammenbrudd- forskjellen i potensial mellom platene til kondensatoren, som er underlagt prøve- Elektrisk utladning gjennom en dielektrisk kule i en kondensator. Den forstyrrende spenningen ligger under formen på platene, kraften til elektrikeren og den andre.

For å øke kapasiteten og øke den mulige verdien av kondensatorene, koble dem til batteriet, i så fall kobles de parallelt og i serie.

1. Parallellkobling av kondensatorer(Fig. 144). For parallellkoblede kondensatorer er potensialforskjellen på platene til kondensatorene den samme og den samme j A -j B. Hva er kapasitansene til de omkringliggende kondensatorene? Z 1 , W 2 , ..., Z n , da, ok (94.1), vil gebyrene deres øke

Q 1 = C 1 (j A - j B),

Q 2 = C 2 (j A - j B),

Q n = З n (j A -j B), og ladningen til kondensatorbanken

Full batterikapasitet

dvs. når kondensatorer er koblet parallelt, er summen av kapasitansene til de tilstøtende kondensatorene lik.

2. Seriekobling av kondensatorer(Fig. 145). I seriekoblede kondensatorer er ladningene til alle plater like i modul, og forskjellen i potensialer på batteriladningen

hvor er kondensatorene som kan sees

På den andre siden,

Deretter, når kondensatorer er koblet i serie, beregnes verdiene til kapasitansene. Således, når kondensatorer er koblet i serie, vil den resulterende kapasiteten Z Alltid mindre enn den laveste kapasiteten som er tilgjengelig i batteriet.

Alle taler kan deles inn i to grupper - ledere og dielektriske. Før dielektrikum nevnes, er det ingen sterke elektriske ladninger på lageret. Slike ord inkluderer for eksempel keramikk, glass, tyggegummi og andre. Taler sendes til konduktørene, til varehusene som er inkludert gratis. Før slike taler ligger metaller, elektrisitet og annet.

Hvis det gis en ladning til den forsterkede lederen, vil den fordele seg over overflaten av lederen slik at feltstyrken i midten av lederen er lik null. Naturen til fordelingen av ladningen ligger i selve ladningen, og ligger i formen til lederen og klemmer overflødig leder av midten. En ny ladning fordeles over overflaten av lederen, lik den forrige ladningen. Således, med en økning i ladningen som påføres lederen om gangen, vil overflatetettheten til ladningen og ladningen som faller på ett område av overflaten til lederen også øke med en faktor når som helst på overflaten av lederen. På denne måten kan du skrive:

(1)

Her - overflatestyrken til ladningen - er en funksjon av koordinatene til overflatepunktet som man ser på.

For å beregne feltpotensialet som skapes av en ladet leder deler vi overflaten av lederens flate (fig. 1) på uendelig små overflateelementer som bærer en ladning lik

(2).

Potensialet til det elektrostatiske feltet skapt av en av disse punktladningene, ved punkt A (fig. 1), som er plassert foran det, beregnes med formelen:

(3)

Her Nm 2 / Cl 2 - konstant, som er indikert ved valg av system en; F/m – elektrostatisk har blitt vakuum; - dielektrisk penetrasjon av midten, som er kilden til lederen.

For å finne potensialet til det elektrostatiske feltet som skapes av hele den ladede overflaten av lederen i punkt A, må du integrere formel (3) over hele overflaten av lederen. Siden overflaten på lederen alltid er lukket, kan vi eliminere:

(4)

Integral for en gitt overflate er det et konstant tall. Splinter størrelse for sinnsoppgaver er den også stasjonær, så, som det kan sees av formel (4), er potensialet til det elektrostatiske feltet skapt av den forsterkede lederen ved det gitte punktet proporsjonalt med ladningen.

Den fysiske mengden som tilsvarer ladningen til lederen opp til potensialet kalles den forsterkede lederens elektriske kapasitet.

Vi erstatter formel (5) formel (4) og fjerner:

(6)

Formel (6) viser at den elektriske kapasiteten til en forsterket leder avhenger av dens form, størrelse og dielektriske penetrasjon av kjernen hvor lederen er plassert. Resultatet er at geometrisk like ledere inneholder kapasitanser som er proporsjonale med deres lineære dimensjoner. I tillegg viser formel (6) at den elektriske kapasiteten til lederen ikke er avhengig av ladningen eller potensialet.

Hvis den elektriske ladningen til lederen øker med en mengde, øker dens potensial med en mengde, så følger det av formel (5):

(7)

På en slik måte

(8)

Fra formel (8) er det klart at den elektriske kapasiteten til lederen viser hvilken ladning som må gis til lederen for å endre en potensialenhet (i systemet er det enheter av CI per 1 volt).

Samotnіm kalles en leder, og strekker bordet langt fra andre legemer slik at infusjon av ladninger og felt fra andre legemer kan oppnås. Når en slik leder utsettes for en viss ladning, sprer venene seg utover overflaten slik at sinnene utjevnes. I det ekstra rommet skaper ladningen til lederen et elektrisk felt. Hvis en uendelig liten ladning (flyter ikke på ladningen til lederen) overføres til overflaten av lederen, virker feltkreftene på roboten. Installasjonen gir potensialet til lederen, som tilfører arv til ladningen.

Hvis lederen i tillegg gir en ladning, vil en annen del av ladningen spre seg over overflaten akkurat som den første delen. Det er åpenbart at på alle punkter i rommet vil den elektriske feltstyrken dobles. Ettersom roboten vokser, øker også potensialet til lederen. På denne måten ser det ut til at ladning, informasjon til konduktøren og potensialet som genereres av det proporsjonal . Så du kan skrive ned forholdet:

Proporsjonalitetsfaktor Z Relasjonen (16.3) karakteriserer en leders evne til å akkumulere en elektrisk ladning og kalles den elektriske kapasiteten til en forsterket leder. Denne lederparameteren vibrerer med farader . En elektrisk kapasitet på 1 farad inneholder en leder, som når den lades med en ladning på 1 coulomb, stiger til et potensial på 1 volt..

Vi utvider kapasiteten til en vannforsterket sfærisk leder, som har dielektrisk penetrasjon i midten. Feltstyrken til en ladet kule mellom rommene beskrives med et uttrykk som ligner på uttrykket for feltstyrken til en punktladning som befinner seg i midten av kulen. Derfor er måten å jobbe på ved å flytte en liten punktladning fra overflaten av sfæren til radiusen som bærer ladningen, at det ser ut som om det er uendelig:

Tom elektrisk kapasitet til den forsterkede kulen er indikert med viraz:

Ved å erstatte jordens radius med (16,6), blir jordens elektriske kapasitans omtrent 700 µF.

Kondensatorer

De drevne lederne har lav kapasitet. Teknologien bruker imidlertid enheter som kan produsere elektrisk kapasitet på opptil flere farad. Med slike enheter kondensatorer . Prinsippet for kondensatorstyring er basert på det faktum at når en annen (eller uladet) leder er nær en ladet leder, øker den elektriske kapasiteten til systemet betydelig. Feltet til den forsterkede lederen på kroppen som nærmer seg har indusert ladninger, og ladningene til tegnet ved siden av den forsterkede lederen vokser nærmere og flyter sterkere inn i feltet. Potensialet til lederen bak modulen endres, og ladningen spares. Tse mener det Strømkapasiteten din vokser.

De fjerntliggende delene av lederen som er nær kan kobles til jorden (jordet) for å indusere en ladning med samme fortegn som den til den tilkoblede lederen, som fordeler seg langs jordens overflate og ikke flyter inn i systempotensialet. Å bringe lederne som lades så nært som mulig, kan åpenbart oppnå en betydelig økning i elektrisk kapasitet. Generelt er kondensatorer forberedt flat , hvis lederne er ladet over lang tid ( kondensatorplater ) Det ser ut som om for eksempel en folieflekk er dekket med en tynn kule dielektrisk. I dette tilfellet ser det ut til at systemets elektriske felt er konsentrert i rommet mellom platene, og ytre kropper strømmer ikke inn i kondensatorkapasiteten. Du kan også se foringer i form av konsentriske sylindre eller kuler.

Elektrisk kapasitet til kondensatoren, Etter verdiene kalles verdien av forholdet mellom ladningen av huden fra platene og forskjellen i potensialer mellom dem:

Dielektrisk penetrasjon av materialet mellom platene til kondensatoren.

« Fysikk - 10. klasse"

På hvilken måte kan en stor elektrisk ladning samles på ledere?

Ved en hvilken som helst metode for å elektrifisere legemer - ved hjelp av gnidning, en elektrostatisk maskin, en galvanisk celle, etc. - lades en partikkel av nøytral kropp som et resultat av at noen av de ladede partiklene går fra en kropp til en annen.
Kall disse partiklene for eksempel elektroner.

Når to ledere elektrifiseres, for eksempel i en elektrostatisk maskin, får en av dem en ladning på +q, og den andre -q.
Det dannes et elektrisk felt mellom lederne og det oppstår en forskjell i potensialer (spenning).
På grunn av den økte ladningen til lederne vil det elektriske feltet mellom dem øke.

I et sterkt elektrisk felt (med stor spenning og med stor spenning) blir dielektrikumet (for eksempel vind) ledende.
Mozhliviy så rangerer prøve dielektrikum: en gnist hopper mellom lederne og de utlades.
Jo mindre spenning mellom lederne og jo større ladninger, jo større ladning kan det samles på dem.

Elektrisitet.

Vi introduserer en fysisk størrelse som karakteriserer evnen til to ledere til å akkumulere en elektrisk ladning.
Ring mengden Qiu elektrisk.

Spenningen U mellom to ledere er proporsjonal med de elektriske ladningene på lederne (på den ene +|q|, og på den andre -|q|).
Det er sant at så snart ladningene legges til, vil styrken til det elektriske feltet bli 2 ganger større, og derfor vil spenningen være 2 ganger større.

Derfor er ladningen til en av lederne (på den andre er det samme ladning bak modulen) inntil forskjellen i potensialer mellom denne lederen og lederen ikke ligger i ladningen.

Det er indikert av de geometriske dimensjonene til lederne, deres form og gjensidig rotasjon, samt den elektriske kraften til det overflødige senteret.

Dette lar deg forstå den elektriske kapasiteten til to ledere.

Den elektriske kapasiteten til to ledere kalles forholdet mellom ladningen til en av lederne og potensialforskjellen mellom dem:

Den elektriske kapasiteten til en forsterket leder er lik ladningen til lederen til potensialet, siden alle andre ledere fjernes uendelig og potensialet til et uendelig fjernt punkt er lik null.

Spenningen U mellom ledere er lavere når ladningene +|q| i -|q|, jo større er den elektriske kapasiteten til lederne.

Det er mulig å akkumulere store ladninger på ledere uten å forårsake et dielektrisk sammenbrudd.
Den elektriske kapasiteten i seg selv kan imidlertid ikke holdes oppe verken av ladningslederne, eller av spenningen som oppstår mellom dem.

Enheter for elektrisk kapasitet.

Formel (14.22) lar deg levere én enhet elektrisk kapasitet.

Den elektriske kapasiteten til de to lederne er numerisk lik enheter når ladningene fjernes+1 Cl і-1 Kl det er forskjell i potensial mellom dem 1 Art.

Ring en Qiu farad(F); 1 F = 1 C/st.

Fordi ladningen til 1 C er enda større, ser kapasiteten til 1 F ut til å være enda større.
Derfor er det praktisk å ofte bruke deler av denne enheten: mikrofarad (μF) - 10 -6 F og picofarad (pF) - 10 -12 F.

En viktig egenskap ved ledere er elektrisk kapasitet.
Ledernes elektriske kapasitet er større enn forskjellen i potensialer mellom dem når ladningene til de tilstøtende skiltene reduseres.

Kondensatorer.

Du kan se et ledersystem med svært høy elektrisk kapasitet i enhver radio eller kjøpe det i en butikk. Det kalles en kondensator. Du vil umiddelbart finne ut hvordan slike systemer styres og hvor deres elektriske kapasitet er lagret.

Systemene med to ledere, kalt kondensatorer. Kondensatoren har to ledere atskilt av en dielektrisk kule, hvis størrelse er liten sammenlignet med størrelsen på lederne. I dette tilfellet kalles guider foringer kondensator.

Den enkleste flate kondensatoren består av to parallelle plater, som er plassert på en liten side, den ene siden av den andre (fig. 14.33).
Siden platene er ladet bak modulen og ligger bak skiltet, begynner kraftlinjene til det elektriske feltet ved den positivt ladede kondensatorplaten og slutter ved den negativt ladede (fig. 14.28). Det er derfor hele det elektriske feltet konsentrert i midten av kondensatoren og jevnt.

For å lade kondensatoren, er det nødvendig å feste platen til polene til spenningsgeneratoren, for eksempel til polene til batteriet. Du kan også koble den ene platen til batteripolen, som har den andre jordingspolen, og jorde den andre platen på kondensatoren. Da vil den jordede platen miste en ladning som er lik ladningen til den ujordede platen. Den samme ladningen bak modulen går i bakken.

Pid kondensatorlading Dette betyr at ladningen på en av platene er absolutt ikke signifikant.

Den elektriske kapasiteten til kondensatoren bestemmes av formel (14.22).

Elektriske felt i overskytende kropper trenger ikke gjennom midten av kondensatoren og påvirker ikke potensialforskjellen mellom platene. Derfor er det praktisk talt umulig for den elektriske kapasiteten til kondensatoren å ligge skjult i nærheten av andre kropper.

Elektrisk kapasitet til en flat kondensator.

Geometrien til en flatplatekondensator bestemmes av arealet til platene og avstanden mellom dem. Disse verdiene bestemmer kapasitansen til en flat-plate kondensator.

Jo større arealet av platene er, desto større ladning kan det samles på dem: q~S. På den annen side er spenningen mellom platene bestemt av formelen (14.21) for den proporsjonale avstanden d mellom dem. Derfor er det amnesti

I tillegg ligger kapasiteten til kondensatoren under påvirkning av isolatoren mellom platene. Hvis det dielektriske fragmentet svekker feltet, vil den elektriske kapasiteten på grunn av dielektrikumet øke.

La oss revurdere sannheten om forsinkelsen, som vi har tatt bort fra verden. For dette tar vi en kondensator, hvis plass mellom platene kan endres, og et elektrometer med et jordet hus (fig. 14.34). Vi kobler kroppen og stammen til elektrometeret med kondensatorplatene, lederne og en ladbar kondensator. For å gjøre dette, må du skyve den elektrifiserte pinnen til kondensatorplaten koblet til stangen. Elektrometeret vil vise potensialforskjellen mellom platene.

Rozsuvayuchi-plater, mi viyavimo økt forskjell i potensialer. Basert på beregnet elektrisk kapasitet (formel (14.22)) indikerer dette en endring. Det er sikkert at den elektriske kapasiteten må endres på grunn av økt avstand mellom platene.

Ved å sette inn en dielektrisk plate, for eksempel et organisk glass, mellom platene til kondensatoren, kan vi tydelig Endring i potensiell forskjell. Otje, Den elektriske kapasiteten til en flat kondensator øker over tid. Stå mellom platene d kan være enda mindre, og området S kan være stort. Derfor, med små dimensjoner, kan kondensatoren forårsake høy elektrisk kapasitet.

For å sette det i perspektiv: den dielektriske styrken mellom platene til en flat kondensator med en elektrisk kapasitet på 1 F og avstanden mellom platene d = 1 mm skyldes nesten arealet til platene S = 100 km 2 .

I tillegg ligger kapasiteten til kondensatoren under påvirkning av isolatoren mellom platene. Siden dielektrikumet svekker feltet, øker den elektriske kapasiteten til dielektrikumet: deelektrisk penetrasjon av dielektrikumet.

Seriell og parallellkobling av kondensatorer. Faktisk er kondensatorer ofte koblet sammen på forskjellige måter. Presentert på den lille 14.40 sekvensiell tilkobling tre kondensatorer.

Hvis punkt 1 og 2 er koblet til spenningskilden, vil venstre plate på kondensator C1 overføre ladning +qy til høyre plate av kondensator S3 - ladning -q. Som et resultat av elektrostatisk induksjon har den høyre platen til kondensatoren C1 en ladning -q, fragmentene av platene til kondensatorene C1 og C2 er koblet til og før tilkoblingen var spenningen elektrisk nøytral, deretter loven om bevaring av ladning til venstre plate av kondensator C2 vises ladning +q i osv. Alle kondensatorplater koblet på denne måten vil ha en ny ladning bak modulen:

q = q1 = q2 = q3.

Beregn ekvivalent elektrisk kapasitet - dette betyr å beregne den elektriske kapasiteten til en slik kondensator, som ved samme potensialforskjell akkumulerer den samme ladningen q som kondensatorsystemet.

Forskjellen i potensialer φ1 - φ2 er summen av forskjellen i potensialer mellom platene på huden og kondensatorene:

φ 1 - φ 2 = (φ 1 - φ A) + (φ A - φ B) + (φ B - φ 2),
eller U = U 1 + U 2 + U 3.

Ved å bruke formel (14.23) kan vi skrive:

Et diagram er presentert for babyen 14 41 parallelle forbindelser kondensatorer Potensialforskjellen mellom platene til alle kondensatorer er imidlertid den samme:

φ 1 - φ 2 = U = U 1 = U 2 = U 3.

Lader på kondensatorplater

q 1 = C 1 U, q 2 = C 2 U, q 3 = C 3 U.

På en ekvivalent kondensator med en ekvivalent ladning på platene ved samme potensialforskjell

q = q1 + q2 + q3.

For elektrisk kapasitet, ved å bruke formel (14.23) skriver vi: C eq U = C 1 U + C 2 U + C 3 U, også, C eq = C 1 + C 2 + C 3 i i zagal-formen

Ulike typer kondensatorer.

Uavhengig av deres formål, er kondensatorer installert i forskjellige enheter. En grunnleggende teknisk papirkondensator består av to stykker aluminiumsfolie, isolert på den ene siden av metallkroppen med papirstrimler dynket i parafin. Bretterne og stingene er tett krøllet i en liten pakke.

I radioteknologi er kondensatorer med utskiftbar elektrisk kapasitet mye brukt (fig. 14.35). En slik kondensator består av to systemer av metallplater, som, når håndtakene er pakket inn, kan passe til hverandre. I dette tilfellet endres de flate delene av platene, de overlapper hverandre, og derfor deres elektriske kapasitet. Dielektrikken i slike kondensatorer brukes primært.

En betydelig økning i elektrisk kapasitet ved hjelp av en ekstra endring i avstanden mellom platene oppnås i elektrolytiske kondensatorer (fig. 14.36). Dielektrikumet deres er et veldig tynt lag med oksider som dekker en av platene (folie). Det andre omslaget er et papir, lekket med en spesiell tale (elektrolytt).

Kondensatorer lar deg lagre en elektrisk ladning. Den elektriske kapasiteten til en flatplatekondensator er proporsjonal med arealet til platene, og det er en proporsjonal avstand mellom platene. I tillegg må den ligge under påvirkning av den elektriske kraften mellom platene.

Ta en liten tom metallpose og sett den på elektrometeret (fig. 66). Bruk en testpose i like porsjoner q overfør ladningene fra kulen på elektroformaskinen til posen, skyv den ladede posen inn på den indre overflaten av posen. Det bemerkes at med en økt ladning på kjølevæsken, øker også potensialet til den gjenværende energien til jorden. Nøyaktig forskning har vist at potensialet til en leder av enhver form er direkte proporsjonal med størrelsen på ladningen. Med andre ord, hvis ansvaret for dirigenten vil være q, 2q, 3q, ..., nq, da vil potensialet sannsynligvis være det φ, 2φ, 3φ, ..., nφ. Forholdet mellom lederladningen og potensialet for en gitt leder er en konstant verdi:

Hvis vi tar et lignende forhold for en leder av en annen størrelse (div. Fig. 66), vil den også være konstant, men med forskjellige tallverdier. Verdien angitt av disse innstillingene kalles lederens elektriske kapasitet. Lederens elektriske kapasitet

En skalar størrelse som karakteriserer kraften til en leder til å absorbere en elektrisk ladning og en ladning som flytter potensialet til lederen med én kalles elektrisk kapasitet. Elektrokapasitet er en skalær størrelse. Siden den ene lederen har en elektrisk kapasitet ti ganger større enn den andre, er det, som man kan se av formelen for elektrisk kapasitet, nødvendig for å lade dem til samme potensial for den første lederen å ha en ladning ti ganger større, ikke f en annen. På grunn av det som er sagt, er det klart at Elektrisk kapasitet karakteriserer ledernes kraft til å akkumulere en større eller mindre ladning avhengig av balansen mellom potensialene deres.

Hvor skal den elektriske kapasiteten til en forsterket leder lagres? For å forstå dette tar vi i betraktning to forskjeller i verdien av metall og tomme kjølere, målt av elektrometeret. Ved hjelp av en testpose lader vi ballene slik at verdiene til q ladninger forblir de samme. Bachimo, som potensialet til posene ikke er det samme med. Et hull med en mindre radius ble ladet til et høyere potensial φ 1 og et hull med en større radius (dens potensial φ 2). Fordi lade en sekk av samme størrelse q = C 1 φ 1і q = З 2 φ 2, EN φ 1 >φ 2, At Z 2 > Z 1.Å mene Den elektriske kapasiteten til en forsterket leder avhenger av størrelsen på overflaten: jo større overflaten på lederen er, desto større er dens elektriske kapasitet. Denne lagringen forklares med at det ikke er den ytre overflaten av lederen som er ladet. Den elektriske kapasiteten til lederen ligger i materialet.

Vi installerer en type elektrisk kapasitet til lederen i CI-systemet. For hvilke formelen for elektrisk kapasitet har substituerbare verdier q = 1 tilі φ = 1 tommer:

En enhet av elektrisk kapasitet - en farad - anses å være den elektriske kapasiteten til en slik leder, og å øke potensialet med 1 V krever å øke ladningen med 1 K. Elektrisk kapasitet 1 f veldig stor. Dermed er den elektriske kapasiteten til jorden gammel 1/1400 f, Derfor er det i praksis nødvendig å bruke enheter for å lage brøkdeler av en farad: milliondelen av en farad - mikrofarad (IFF) og en milliondel av en mikrofarad - en picofarad (PF):

1 f = 10 6 μF 1 μF = 10 -6 f 1 pf = 10 -12 f

1 f = 10 12 pf 1 μf = 10 6 pf 1 pf = 10 -6 μf.

Zavdanya 20. Det er to positive ladninger i kroppen, den første er elektrisitet. 10 pf den belastningen 10 -8 til, en annen - elektrisk kapasitet 20 pf den belastningen 2*10 -9 til. Hva vil skje hvis denne kroppen er forbundet med en leder? Finn ut restfordelingen av ladninger mellom kroppene.

forbindelse. Første kroppspotensial Potensialet til en annen kropp Så siden φ 1 >φ 2, så beveger ladningene seg fra et legeme med et høyere potensial til et legeme med et lavere potensial.