Ємність плоского конденсатора
Ємність відокремленого провідника на практиці використовується рідко. У звичайних ситуаціях провідники не є відокремленими. Заряджений провідник взаємодіє з оточуючими тілами і наводить на них заряди, а потенціал поля цих індукованих зарядів (за принципом суперпозиції!) Змінює потенціал самого провідника. У такому випадку вже не можна стверджувати, що потенціал провідника буде прямо пропорційний його заряду, і поняття ємності провідника самого по собі фактично втрачає сенс.
Можна, однак, створити систему заряджених провідників, яка навіть при накопиченні на них значного заряду майже не взаємодіє з навколишніми тілами. Тоді ми зможемо знову говорити про ємності – але цього разу про ємності цієї системи провідників.
Найбільш простим і важливим прикладом такої системи є плоский конденсатор. Він складається з двох паралельних металевих пластин (званих обкладками), розділених шаром діелектрика. При цьому відстань між пластинами багато менше їх власних розмірів. Для початку ми розглянемо повітряний конденсатор, у якого між обкладинками знаходиться повітря (є = 1).
Нехай заряди обкладок рівні + q і – q. Саме так і буває в реальних електричних схемах: заряди обкладок рівні по модулю і протилежні за знаком. Величина q – заряд позитивної обкладки – називається зарядом конденсатора.
Нехай S – площа кожної обкладки. Знайдемо поле, створюване обкладками в навколишньому просторі.
Оскільки розміри обкладок великі в порівнянні з відстанню між ними, полі кожної обкладки далеко від її країв можна вважати однорідним полем нескінченної зарядженої площини. Усередині плоского конденсатора створюється однорідне електричне поле, напруженість якого знаходиться за формулою (3.26). Зовні конденсатора поле дорівнює нулю, так що конденсатор не взаємодіє з навколишніми тілами.
Не будемо забувати, однак, що дане твердження виведено з припущення, ніби обкладки є нескінченними площинами. Насправді їх розміри кінцеві, і поблизу країв обкладок виникають так звані крайові ефекти: поле відрізняється від однорідного і проникає в зовнішній простір конденсатора. Але в більшості ситуацій (і вже тим більше в задачах ЄДІ з фізики) крайовими ефектами можна знехтувати і діяти так, немов твердження, виділене курсивом, є вірним без всяких застережень.
Нехай відстань між обкладинками конденсатора одно d. Оскільки поле всередині конденсатора є однорідним, різниця потенціалів U між обкладинками дорівнює добутку E на d (згадайте зв’язок напруги і напруженості в однорідному полі!).
Related posts:
- Конденсатори. Ємність плоского конденсатора Конденсатори складаються з двох або більше близько розташованих один до одного провідників (обкладок), розділених шаром діелектрика (рис. 1), причому товщина шару діелектрика між провідниками значно менше розмірів самих провідників. При невеликих розмірах конденсатор відрізняється значною ємністю, що не залежить від наявності поблизу нього інших зарядів або провідників. Обкладкам конденсатора повідомляють однакові по модулю, але протилежні […]...
- Робота, що здійснюється при зарядці плоского конденсатора Для того щоб зарядити конденсатор, необхідно зробити певну роботу. Ця робота дорівнює енергії конденсатора. Переконатися в тому, що заряджений конденсатор має енергію, можна, підключивши його до електричної лампі. Короткочасна спалах світла свідчить про те, що заряджений конденсатор має енергію, і при з’єднанні конденсатора з лампою його енергія перетворюється у внутрішню енергію спіралі лампи. Сумарний електричний […]...
- Електрична ємність конденсатора (електроємність) Электроемкостью провідника З є чисельна величина заряду, яку потрібно повідомити провіднику, щоб змінити його потенціал на одиницю: Ємність характеризує можливість провідника накопичувати заряд. Вона залежна від форми провідника, його лінійних розмірів і властивостей середовища, що оточує провідник. Одиниця ємності в СІ – фарада (Ф) – ємність провідника, в якому зміна заряду на 1 кулон змінює […]...
- Енергія зарядженого конденсатора Заряджений конденсатор володіє енергією. У цьому можна переконатися на досвіді. Якщо зарядити конденсатор і замкнути його на лампочку, то (за умови, що ємність конденсатора досить велика) лампочка засвітиться на короткий проміжок. Отже, в зарядженому конденсаторі запасена енергія, яка і виділяється при його розрядки. Неважко зрозуміти, що цією енергією є потенційна енергія взаємодії обкладок конденсатора – […]...
- Енергія зарядженого конденсатора – формула Конденсатор характеризується здатністю накопичувати певну кількість енергії, яку з часом може повторно використовувати. Для визначення енергії, яку може накопичувати конденсатор, слід скористатися формулою: Wp – енергія електричного поля зарядженого конденсатора q – модуль заряду будь-якого з провідників конденсатора U – різниця потенціалів між провідниками С – електроємність конденсатора Можна зробити висновок, що енергія безпосередньо залежить […]...
- Енергія заряджених тіл. Енергія електричного поля Для того щоб зарядити конденсатор, т. є. Створити деяку різницю потенціалів між двома тілами – обкладинками конденсатора, потрібно затратити деяку роботу. Це пов’язано з тим, що процес зарядки тіла, як ми говорили в § 5, означає завжди розділення зарядів, т. Е. Створення на одному тілі надлишку зарядів одного знака, а на іншому тілі – іншого […]...
- Електрична ємність Електрична ємність (С) – параметр провідного тіла, мірило сприйнятливості тіла або системи тіл акумулювати електричні заряди, утримуючи так енергію електричного поля. Ємність вимірюється співвідношенням заряду відокремленого провідного тіла до його потенціалу (при дотриманні вимоги, що точка, в якій потенціал набуває значення рівне нулю, розташована в нескінченності): С = q/U. Для ємності пари проводять тіл, розмежованих […]...
- Поле конденсатора Повернемося до питання про ослаблення електричного поля діелектриком. Помістимо наш конденсатор в акваріум, зарядимо його і відключимо від генератора. Потім в акваріум наллємо діелектрик – дистильовану воду. Якщо зараз виміряти напругу U1 на обкладинках конденсатора, ми побачимо, що воно зменшилося майже в 90 разів! З (8.5) випливає, що для сухого конденсатора U = E d […]...
- Різні типи конденсаторів Ми бачили в попередньому параграфі, що, заряджаючи будь ізольований провідник, ми одночасно створюємо протилежний заряд на оточуючих провідниках, з’єднаних із Землею і утворюють разом з цим тілом конденсатор. Однак ємність такого конденсатора мала. Щоб отримати велику ємність, необхідно взяти провідники у вигляді металевих пластин, можливо близько розташованих один до одного (так звані обкладки конденсатора). Ми […]...
- Електрична ємність провідника З’ясуємо, як залежить потенціал провідника від повідомлену йому заряду. Насадимо металева куля на стрижень розташованого далеко від можливих джерел поля і провідників електрометрії, корпус якого заземлений. Будемо поступово збільшувати заряд кулі (рис. 160, а). їм більше повідомлений йому заряд, тим більше потенціал кулі (рис. 160, б), т. е. потенціал провідника прямо пропорційний його заряду. Отже, […]...
- Конденсатори: електроємність, енергія Конденсатор – система з двох провідників, призначена для зберігання зарядів і енергії електричного поля. Нехай провідники А і Б розділених діелектриком і спочатку не заряджені. Якщо перенести з одного з них на інший деякий заряд q, то ці провідники зарядяться різнойменними, але однаковими за модулем зарядами (рис. 38а). Таким чином, будь-які два провідники можна зробити […]...
- Діелектрична проникність Ємність конденсатора залежить, як показує досвід, не тільки від розміру, форми і взаємного розташування складових його провідників, але також і від властивостей діелектрика, що заповнює простір між цими провідниками. Вплив діелектрика можна встановити за допомогою наступного досвіду. Зарядимо плоский конденсатор і зауважимо показання електрометрії, що вимірює напругу на конденсаторі. Вдвінем потім в конденсатор незаряджену ебонітову […]...
- Діелектрики Діелектриками називають матеріали, що не проводять електричний струм. Гнучкі діелектрики використовують для ізоляції проводів. Крім того, багато діелектрики послаблюють електричне поле. Розглянемо це явище. Оскільки кулонівську силу вимірювати не просто, ми будемо вимірювати напругу на конденсаторі. Найпростіший конденсатор містить пару паралельних металевих пластин з проводами для з’єднання з джерелом поля. Пластини називають обкладками конденсатора. З’єднаємо […]...
- Конденсатори – коротко Нагадаємо, що великі заряди можуть бути повідомлені тільки провідникам великих розмірів. Куля, наприклад, яким можна повідомити заряд 1 Кл, повинен мати діаметр не менш 20 м. Між тим у багатьох електротехнічних і радіотехнічних приладах необхідні пристрої, здатні при малих розмірах і невеликих відносно навколишніх тіл потенціалах накопичувати досить великі заряди. Ці пристрої отримали назву конденсаторів. […]...
- Електроємність. Одиниці електроємності. Конденсатор Припустіть, за якої умови можна накопичити на провідниках великий електричний заряд. При електризації двох провідників між ними з’являється електричне поле і виникає різниця потенціалів (напруга). Зі збільшенням заряду провідників електричне поле між ними посилюється. У сильному електричному полі можливий так званий пробою діелектрика: між провідниками проскакує іскра, і вони розряджаються. Чим менше збільшується напруга і […]...
- Конденсатор Як вам відомо, навколо заряджених тіл існує електричне поле, яке володіє енергією. А чи можна накопичувати заряди і енергію електричного поля? Пристроєм, що дозволяє накопичувати заряди, є конденсатор (від лат. Condensare – згущення). Найпростіший плоский конденсатор складається з двох однакових металевих пластин – обкладок, що знаходяться на невеликій відстані один від одного і розділених шаром […]...
- Енергія зарядженого конденсатора: формули Енергія зарядженого конденсатора, енергія електричного поля, об’ємна густина енергії електричного поля. Енергія зарядженого конденсатора виражається формулами: Які виводяться з урахуванням виразів для зв’язку роботи і напруги і для ємності плоского конденсатора . Енергія електричного поля Об’ємна густина енергії електричного поля (енергія поля в одиниці об’єму) напруженістю E виражається формулою: Де Ɛ – діелектрична проникність середовища; […]...
- Ємність і потужність електричного кола Енергія передається за допомогою електричних ланцюгів. У фізиці передача енергії позначається w. Перехід електромагнітної енергії в теплову, в тому числі процес розсіювання енергії, характеризується численними перетвореннями і інтенсивністю. Інтенсивність передачі або перетворення енергії прийнято називати потужністю. Вона позначається латинською буквою p. Іншими словами, даним чином визначають, скільки енергії передається за певну одиницю часу. Той же […]...
- Історія створення конденсатора Без конденсатора неможлива робота практично ні одного електричного кола або окремого функціонального блоку в приладі. У перетворювачах напруги, що погоджують, що перетворюють, передають і підсилюючих ланцюгах – всюди використовуються конденсатори. Навіть цифрова електроніка не може працювати без них. Розглянемо ж історію цього електронного компонента. Коли і ким він був вперше створений. Дивно, але перший конденсатор, […]...
- Конденсатор: визначення Конденсатор – двухелектродний компонент більшості електронних схем. Принцип дії заснований на його здатності накопичувати електричний заряд. Характеризується значенням електричної ємності. Чим вона вища, тим більше електричний заряд здатний накопичувати конденсатор. Зазвичай складається з двох електродів, які називаються обкладками, в формі пластин. Між пластинами знаходиться непровідний шар. По суті це система з двох провідників, між якими […]...
- Конденсатор змінної ємності Конденсатор змінної ємності (змінний конденсатор) – це конденсатор, ємність якого може змінюватися в заданих межах. Основне застосування змінних конденсаторів – це різні схеми радіоприймачів і радіопередавачів. Вони мають, як правило, невеликі межі регулювання ємності. Зазвичай між 100 і 500 пФ. Стандартний пристрій КПЕ наступне: Половина пластин, електрично з’єднаних між собою, розташовується нерухомо і називається статором. […]...
- Провідники в електричному полі: конспект У провідниках – в металах і електролітах, є носії заряду. В електролітах це іони, в металах – електрони. Ці електрично заряджені частинки здатні під дією зовнішнього електростатичного поля переміщатися по всьому об’єму провідника. Електрони провідності в металах, що виникають при конденсації пари металу, завдяки усуспільнення валентних електронів, є в металах носіями заряду. Напруженість і потенціал […]...
- Фізика електричного опору А зараз давайте подумаємо ось про що. Нехай до кінців провідника докладено постійна напруга U. Тоді на вільні заряди провідника діє сила з боку стаціонарного електричного поля. Раз є сила – значить, ці заряди повинні рухатися з прискоренням; швидкість їх спрямованого руху буде збільшуватися, а разом з нею буде зростати і сила струму. Але закон […]...
- Конденсатор в ланцюзі змінного струму При вивченні постійного струму ми дізналися, що він не може проходити в ланцюзі, в якій є конденсатор. Так як конденсатор – це дві пластини, розділені шаром діелектрика. Для кола постійного струму конденсатор буде, як розрив в ланцюзі. Якщо конденсатор пропускає постійний струм, значить, він несправний. Конденсатор в ланцюзі змінного струму У відмінності від постійного змінний […]...
- Конденсатор в колі змінного струму Постійний струм через конденсатор НЕ тече – для постійного струму конденсатор є розривом ланцюга. Однак змінному струму конденсатор не перешкода! Протікання змінного струму через конденсатор забезпечується періодичною зміною заряду на його пластинах. Ємкісне опір обернено пропорційно циклічної частоті коливань напруги (струму) і ємності конденсатора. Спробуємо зрозуміти фізичну причину такої залежності. 1. Чим більше частота коливань […]...
- Навіщо потрібен конденсатор? Якщо заглянути всередину корпусу будь-якого електроприладу, можна побачити безліч різних компонентів, що застосовуються в сучасній схемотехніці. Розібратися, як працюють всі ці з’єднані в єдину систему резистори, транзистори, діоди і мікросхеми, досить складно. Однак для того щоб зрозуміти, навіщо потрібен конденсатор в електричних ланцюгах, достатньо знань шкільного курсу фізики. Пристрій конденсатора і його властивості Конденсатор складається […]...
- Як перевірити конденсатор тестером Як перевірити конденсатор тестером? Таке питання виникає у кожного, хто хоч іноді бере в руки паяльник. Проверіть конденсатор тестером дуже просто, але спочатку треба зробити застереження що: Під тестером мається на увазі старий добрий стрілочний тестер, а не цифровий мультиметр. Можна перевірити тільки конденсатори щодо великих ємностей. Чи не вийде дізнатися навіть приблизну ємність конденсатора. […]...
- Реактивний опір Реактивний опір – це опір проходженню змінного електричного струму в електричному ланцюзі, обумовлене наявністю в ній індуктивності або конденсатора. Справа в тому, що для постійного струму індуктивність є звичайним провідником і тому опір його проходженню в ланцюзі мізерно мало. Конденсатор при тих же умовах для постійного струму є діелектриком – його електричний опір нескінченно велике. […]...
- Електролітичні конденсатори Електролітичні конденсатори (полярні конденсатори) мають відносно великі значення ємності, в основному від 1мкФ і більше. Електролітичні конденсатори електролітичні конденсатори, позначення При підключенні електролітичних конденсаторів необхідно дотримуватись полярності, на відміну від полярних конденсаторів. Принаймні один з висновків конденсатора позначений знаком + або -. Існує два виконання електролітичних конденсаторів: осьової, коли висновки розташовані з кожного боку корпусу […]...
- Електричний потенціал З курсу Механіки відомо, що потенційна енергія тіла пов’язана з роботою сили, наприклад, підйом вантажу в гравітаційному полі збільшує його потенційну енергію. Оскільки, в електричному полі на заряди також діють сили, поняття потенційної енергії буде справедливо і для електричних полів, при цьому зміна потенційної енергії електричного поля є рушійною силою електричного струму, і називається напругою. […]...
- Електроємність Електроємність характеризує здатність провідників або системи з декількох провідників накопичувати електричні заряди, а отже, і електроенергію, яка в подальшому може бути використана, наприклад, при фотографуванні (спалах) і т. д. Розрізняють електроємність відокремленого провідника, системи провідників (зокрема, конденсаторів). Відокремленим називається провідник, розташований далеко від інших заряджених і незаряджених тіл так, що вони не роблять на цей […]...
- Реактивні опори Реактивними називають індуктивний опір котушки і ємкісний опір конденсатора. З індуктивним опором ми знайомі. Щоб зрозуміти, що таке ємкісне опір, виконаємо досвід. Встановимо на генераторі змінну напругу u = 40 В і приєднаємо до нього конденсатор ємністю С = 250 мкф. Після включення генератора амперметр покаже, що в ланцюзі з’явився струм: i = 0.5 А. […]...
- Постійні конденсатори Постійні конденсатори (конденсатори постійної ємності) – різновид полярних конденсаторів – бо у них немає полярності, на відміну від електролітичних конденсаторів) мають, як правило, невеликі значення ємності (до 1 мкФ). Оскільки вони неполярні, то можуть підключатися як завгодно. Обидва висновки цих конденсаторів абсолютно рівнозначні. Такі конденсатори важко пошкодити перегрівом при пайку. Визначити ємність постійного конденсатора з […]...
- Згладжування пульсацій Згладжування пульсацій – першочергове завдання після випрямлення струму. Це завдання виконує фільтр, що складається з конденсатора (конденсаторів), який включений в ланцюг між випрямлячем і навантаженням. Ємність конденсатора фільтра залежить від струму навантаження. Чим більше струм навантаження, тим більшу ємність повинен мати конденсатор фільтра, що згладжує. Принцип роботи фільтра, що згладжує випрямлячів наступний, в проміжки часу […]...
- Потенціал провідника Раніше ми говорили про потенціал тієї чи іншої точки електростатичного поля. Великий інтерес представляють безлічі точок, потенціал яких однаковий. Один приклад такого безлічі ми знаємо – це еквіпотенціальні поверхні. Іншим чудовим прикладом служить провідник. Всі точки провідника мають однаковий потенціал. Іншими словами, різниця потенціалів між будь-якими двома точками провідника дорівнює нулю. Справді, якби між якою-небудь […]...
- Електричне поле в діелектриках і в провідниках Само собою зрозуміло, що електричне поле може існувати не тільки в вакуумі, а й усередині речовини, бо електричні сили можуть діяти і всередині різних тіл. При цьому, однак, треба мати на увазі істотна відмінність між провідниками і діелектриками. У провіднику є електричні заряди, вільно переміщаються під дією електричних сил. У діелектрику ж рух зарядів під […]...
- Варікап Варікап – електронний компонент зі змінною ємністю Варікап – це напівпровідниковий діод, основним параметром якої є, чи не одностороння електрична провідність, а змінна під дією керуючого напруги ємність. Тобто в варикапа використовується залежність прикладеного до нього зворотної напруги і ємності p-n-переходу. Принцип роботи варікапа Варікап є звичайним електронний компонент, створений з двох напівпровідників різного типу […]...
- Ємність ринку: визначення Ринок не гумовий. Не можна розраховувати продати стільки, скільки компанія здатна зробити – на певному етапі настає межа. Менеджер, не потурбувалися себе розрахунком ємності ринку, ризикує сильно програти – компанія нарощує темпи виробництва, витрачаючи ресурси, проте, збувати продукцію просто ніде. Як результат, витрати на виробництво зростають, а прибуток – немає. Під ємністю ринку розуміється сукупний […]...
- Електростатична індукція – коротко Речовини, в яких електричні заряди вільно переміщаються, називають провідниками. Добрими провідниками є, наприклад, всі метали, водні розчини солей і кислот. У металах вільними зарядженими частинками є електрони. В атомах металів електрони, що знаходяться на зовнішніх оболонках, втрачають зв’язки зі своїми атомами і можуть вільно пересуватися по всьому об’єму металу. З’ясуємо, що відбувається в металевому провіднику, […]...
- Умови існування електричного струму До цього ми розглядали, що таке струм, і з’ясували, що всі заряди для освіти струму повинні рухатися направлено. Але тепер постає питання, а яким чином має взагалі виникати рух струму? Що пересуває заряди? Щоб заряди переміщалися, необхідно прикласти силу в деякому заданому напрямку. Щоб заряд переміщався по провіднику, в ньому має бути поле, що має […]...