Рефераты по Физике

Учебник по физике для поступающих в ВУЗ

Страница 63

Существуют способы, позволяющие увеличить максимальный заряд, который может находится на проводнике определенного размера. Т.е. увеличить электроемкость проводника.

Подсоединим положительно заряженную пластину к электроскопу. Заряд распределиться между платинами поровну.

Поднесем к заряженной пластине нейтральную заземленную пластину.

На ближайшей к положительной платине стороне в результате электростатического притяжения начинают скапливаться отрицательные заряды.

В тоже время с противоположной стороны пластины положительные заряды стекают на землю, имеющую значительную электроемкость.

Отрицательные заряды на заземленной пластине притягивают дополнительные положительные заряды к положительной пластине от электроскопа.

Таким образом, введение дополнительного проводника (заземленной пластины) увеличивает способность системы накапливать заряды, т.е. увеличивает ее электроемкость.

Конденсатор – система из двух проводников с равными по величине и противоположными по знаку зарядами.

Большой электроемкостью обладают системы из двух проводников, называемые конденсаторами. Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники в этом случае называют обкладками конденсатора.

В конденсаторе накапливается электрический заряд и соответственно энергия электростатического поля.

Способность конденсатора к накоплению заряда характеризует его электрическая емкость.

Электрическая емкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним.

C =

Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных плоских пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга.

Если заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то силовые линии электрического поля начинаются на положительно заряженной обкладке конденсатора и заканчиваются на отрицательно заряженной.

Почти все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора.

У сферического конденсатора, состоящего из двух концентрических сфер, все поле сосредоточено между ними.

Электрические поля окружающих тел почти не проникают внутрь конденсатора и не влияют на разность потенциалов между его обкладками. Поэтому электрическая емкость конденсатора практически не зависит от наличия вблизи него каких-либо других тел.

Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.

Плоский конденсатор – система из двух плоскопараллельных пластин площадью S, находящихся на расстоянии d друг от друга.

Будем считать, что пространство между пластинами заполнено воздухом с относительной диэлектрической проницаемостью e ≈ 1.

Напряженность однородного поля внутри конденсатора складывается (по принципу суперпозиции) из напряженности полей положительной и отрицательной пластин.

E+ = E - = (формула напряженности поля заряженной плоскости)

E = E+ + E - =

где σ = - поверхностная плотность заряда Кл/м2

Вне пластин поле отсутствует, так как напряженности пластин компенсируют друг друга.

Конденсатор сосредотачивает электростатическое поле в пространстве между пластинами.

Разность потенциалов между пластинами:

U = Ed = d

Емкость плоского конденсатора:

C = =

Электрическая емкость плоского воздушного конденсатора зависит только от его геометрических характеристик: площади пластин и расстояния между ними.

Если между пластин конденсатора пометить диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью e, то емкость конденсатора возрастет в e раз:

C =

В результате введения диэлектрика его связанные заряды притягивают дополнительные заряды на обкладки конденсатора, увеличивая его электроемкость.

Емкость конденсатора можно увеличивать:

- уменьшая расстояние между пластин

- увеличивая площадь пластин

- повышая e диэлектрика между пластин

(Слюдяной конденсатор состоит из двух листов тонкой пленки с слюдяной прокладкой между ними. Все это свернуто в трубочку)

Электроемкость конденсатора зависит от:

- площади пластин

- расстояния между пластинами

- относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика между пластинами

Электроемкость конденсатора не зависит от:

- заряда на пластинах

- разности потенциалов приложенный к пластинам

- внешнего электростатического поля, не проникающего внутрь конденсатора

Условное обозначение конденсатора:

Условно конденсатор можно рассматривать как частотно-зависимый резистор.

Для решения некоторых задач (шунтирование, связывание контуров, создание частотно зависимых делителей напряжения) больших знаний о конденсаторе и не требуется. Другие задачи (построение фильтров, резонансных схем и др.) требуют более глубоких знаний.

Конденсатор, имеющий емкость С фарад, к которому приложено напряжение U вольт, накапливает заряд Q кулон:

Q = CU

Продифференцировав выражение по времени dt получим (учитывая, что I = dQ/dt):

I = C (dU/dt)

Ток через конденсатор пропорционален не напряжению, а скорости его изменения.

ДОБАВИТЬ ПРО КОНДЕНСАТОР В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Конденсатор не рассеивает энергию, хотя через него протекает ток, так как напряжение и ток на конденсаторе смещены друг относительно друга на 90о.

Устройство конденсатора

Простейший конденсатор состоит из двух проводников в виде листов, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, но не касающихся друг друга.

Чтобы получить большую емкость, нужна большая площадь и меньший зазор между проводниками. Обычно для этого один из проводников покрывают тонким слоем изолирующего материала (диэлектрика), либо напыляют проводник на лист диэлектрика. Листы проводников и диэлектрика скручивают в трубочку для уменьшения габаритов.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100