Главная | Обратная связь

Електрична ємність. Конденсатори

Провідник, який дістав електричний заряд, стає джере­лом електричного поля. При зміні електричного заряду провідника здійснюється певна робота, а тому й енергетична характеристика провідника (потенціал) змінюється. Властивість провідника накопичувати електричний заряд залежить від розмірів і форми його поверхні та від середовища, в якому знаходиться провідник. Ця залеж­ність виражається за допомогою поняття електричної ємності С.

Електрична ємність — це фізична величина, яка харак­теризує здатність провідника накопичувати електричний заряд при зміні потенціалу на один вольт. Чисельно вона дорівнює відношенню заряду провідника до його потен­ціалу:

.

Одиницею електричної ємності є фарад (Ф).

Навколо зарядженої пластини утворюється електричне поле з напруженістю Е. При різнойменних за­рядах двох близько () розміщених пластин з перпендикуляр­ними силовими ями електричні поля між пл астинами додаються, і напруженість поля подвоюється, а поза пластинами — взаємно компенсуються, і напруженiсть поля дорівнює нулю.

Для утворення електричної ємності застосовують кон­денсатори. Конденсатор у найпростішому вигляді є систе­мою двох паралельних металевих пластин, відокремлених шаром діелектрика, можливо й повітрям. Такий конденсатор називається плоским, а його електрична ємність визначається так:

,

де С — ємність конденсатора, Ф; Q — заряд конденсатора, Кл; j₁ , j₂ — потенціали пластин, U — різниця потенціа­лів, В.

У зарядженому конденсаторі електричні силові лінії починаються на пластині з позитивним зарядом і закін­чуються на пластині з негативним зарядом. Електричне поле майже повністю зосереджено між пластинами. Зов­нішні тіла й поля на нього не діють. Одиниця електричної ємності.

.

Електрична ємність конденсатора дорівнює одному фа­раду, якщо при наданні йому заряду в один кулон напруга між пластинами збільшиться на один вольт.

Фарад дуже велика одиниця, тому застосовують мікро­фарад (мкФ), пікофарад (пФ):

Ф= 10⁶ мкФ= 10¹² пФ.

Щоб уявити величину 1 Ф, зазначимо, що електрична ємність Землі дорівнює 709 мкФ, або 709 • 10^-6 Ф.

Електрична ємність плоских конденсаторiв визначається формулою

,

де С — ємність конденсатора, (Ф); e_а — абсолютна ді­електрична проникність діелектрика, Ф/м; S — площа однієї пластини, (м²); d — відстань між пластинами,(м).

Електрична ємність конденсатора прямо пропорційна площі пластин або обкладок. Чим більша площа пластин, тим більша величина заряду міститься на них, оскільки в кожній конструкції конденсатора на одиниці площі мі­ститься певна величина заряду.

Електрична ємність конденсатора обернено пропорційна відстані між пластинами. Чим менша ця відстань, тим біль­ша взаємодія між протилежними зарядами, а тому й більша електрична ємність.

Електрична ємність конденсатора прямо пропорційна діелектричній проникності діелектрика. Чим більша ді­електрична проникність, тим більша в діелектрику поляри­зація, тим менша взаємодія зарядів пластин і діелектри­ків, а тому більша електрична ємність.

Для збільшення ємності конденсаторів застосовують відповідні діелектрики, певні розміри пластин і відстань між ними. Крім того, виготовляють багатопластинні кон­денсатори. Ємність такого конденсатора визнача­ється формулою

,

де п — кількість пластин у конденсаторі.