Конденсаторы.

Электрическая емкость конденсатора – это физическая величина, численно равная отношению модуля заряда на одной из его обкладок к разности потенциалов между обкладками. Формула электрической емкости плоского конденсатора: , где U =V₁-V₂.

Если линейные размеры пластин S велики по сравнению с расстоянием между пластинами d, то электрическое поле внутри конденсатора можно считать однородным, а заряд Q распределенным по пластине равномерно с поверхностной плоскостью s =. В этом случае поле конденсатора можно рассматривать как поле двух бесконечно больших разноименно заряженных пластин. Напряженность такого поля вычисляется по формуле: E = . Для однородного поля E = , тогда = , следовательно, U = . Тогда формула электрической емкости плоского конденсатора : С = .

Чтобы получить конденсатор с большой электроемкостью, надо либо брать пластины очень большой площади (например, рулоны фольги, но это делает конденсаторы тяжелыми), либо предельно уменьшать расстояние между пластинами (например, в электролитических конденсаторах пластины разделены тонким слоем оксида алюминия, но при изменении полярности такой слой может быть разрушен), либо использовать диэлектрики с очень большой диэлектрической проницаемостью (как, например, в керамических конденсаторах).

При последовательном соединении средние обкладки соседних конденсаторов можно рассматривать как один проводник, заряжающийся через влияние. На этом проводнике одновременно возникают равные по величине, но противоположные по знаку заряды. Таким образом, заряд каждой пластины всех соединенных конденсаторов одинаков по величине, но разности потенциалов между обкладками конденсаторов различны:

Сложив эти равенства почленно, получаем:

.

Если рассматривать батарею как один конденсатор с емкостью С, то для всей батареи можно записать:

.

Сопоставляя эту формулу с предыдущей, имеем:

.

Обратная величина электроемкости батареи последовательно соединенных конденсаторов, равна сумме обратных величин электроемкостей конденсаторов, составляющих батарею.

При параллельном соединении разности потенциалов на обкладках конденсаторов одинаковы, а заряды обкладок различны:

Общий заряд одноименно заряженных пластин будет равен:

Рассматривая батарею как одни конденсатор с емкостью С, можно записать для всей батареи:

.

Сопоставляя эту формулу с предыдущей, имеем:

электроЕмкость батареи параллельно соединенных конденсаторов равна сумме электроемкостей всех входящих в батарею конденсаторов.

Конденсатор способен долгое время удерживать на своих обкладках заряды, которые, протекая по электрическим цепям, могут совершать работу.

31.