Электрическая ёмкость — ёмкость конденсатора

Конденсаторы

 Электрическая ёмкость — характеристика проводника (конденсатора), мера его способности накапливать электрический заряд.

 Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), которые разделены диэлектриком. На емкость конденсатора не должны влиять окружающие тела, поэтому
проводникам придают такую форму, чтобы поле, которое создается накапливаемыми зарядами, было сосредоточено в узком зазоре между обкладками конденсатора. Этому условию удовлетворяют: две плоские пластины; две концентрические сферы; два коаксиальных цилиндра. Поэтому в зависимости от формы обкладок конденсаторы делятся на плоские, сферические и цилиндрические (рис. 1).

          

                           Рис . 1

  Так как поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и кончаются на другой, поэтому свободные заряды, которые возникают на разных обкладках, равны по модулю и противоположны по знаку. Под емкостью конденсатора понимается физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (φ1 — φ2) между его обкладками:

.

Параллельное соединение конденсаторов:

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. При этом напряжение между обкладками всех конденсаторов одинаково. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею.

В данном случае общим является напряжение U:  .

Суммарный заряд:   

Результирующая емкость:    

Сравните с параллельным соединением сопротивлений R:   

Таким образом, при параллельном соединении конденсаторов суммарная емкость:

            .

Общая емкость больше самой большой емкости, входящей в батарею.

Последовательное соединение конденсаторов:

Для увеличения напряжения соединение конденсаторов последовательное.

      Общим является заряд q.

Соответственно:

             или     ,

     отсюда     

      Сравните с последовательным соединением R:    

      Таким образом, при последовательном соединении конденсаторов общая емкость меньше самой маленькой емкости, входящей в батарею:   .

Конденсаторы можно классифицировать по следующим признакам и свойствам:

1) по назначению — конденсаторы постоянной и переменной емкости;

2) по форме обкладок различают конденсаторы плоские, сферические, цилиндрические и др.;

3) по типу диэлектрика — воздушные, бумажные, слюдяные, керамические, электролитические и т.д.

Формулы:

Энергия конденсатора:   

Ёмкость цилиндрического конденсатора : 

Ёмкость плоского конденсатора : 

Емкость сферического конденсатора : 

Обозначения в формуле:

C — электрическая ёмкость (ёмкость конденсатора);

g — заряд;

U — потенциал проводника (напряжение);

φ — потенциал;

ε — относительная диэлектрическая проницаемость;

 — электрическая постоянная;

S — площадь одной обкладки;

d — расстояние между обкладками.

Перейти далее:    Плоский конденсатор и его ёмкость  

Перейти далее:   Цилиндрический конденсатор и его ёмкость

Перейти далее:  Сферический конденсатор и его ёмкость