Конденсатор

Электроемкость тела, как и его потен­циал, трудно определить однозначно. Для этого необходимо создать условия, при ко­торых полностью исключалось бы влияние окружающих тел. В реальных условиях ок­ружающие тела влияют на исследуемое те­ло, изменяя его потенциал и емкость.

Укрепим на стержне заземленного элект­рометра металлический шар и сообщим ему определенный заряд. Стрелка электрометра отклонится от положения равновесия и по­кажет значение потенциала шара относи­тельно земли. Поднесем к шару металли­ческую пластину, соединенную проволокой с землей (рис. 4.63). Показания электрометра уменьшатся. Поскольку заряд шара не из­менился, то уменьшение потенциала свиде­тельствует об увеличении электроемкости шара. Изменения потенциала и соответственно емкости будут наблюдаться в случае изменения расстояния между шаром и пла­стиной.

Таким образом, определяя емкость отдель­ного тела, необходимо учитывать размеще­ние всех окружающих тел.

Рис. 4.63. Влияние заземленной метал­лической пластины на емкость шара

Поскольку практически этого сделать не­возможно, то используют устройство, кото­рое называется конденсатором. Простейшей для изучения и расчетов является система из двух проводящих пластин, разделенных диэлектриком.

Конденсатор — это система из двух про­водников, разделенных диэлектриком.

Размеры этих пластин (длина и ширина) намного больше расстояния между ними. Электрические свойства такой системы про­водников не зависят от размещения окружа­ющих тел. Если пластинам сообщить разно­именные заряды, то они разместятся на внутренних поверхностях пластин вследст­вие взаимного притяжения.

Соответственно и поле заряженных пла­стин будет сосредоточено в пространстве между пластинами. Это можно объяснить на основе принципа суперпозиции полей.

На рис. 4.64 показана структура элект­рического поля пластины, заряженной поло­жительным зарядом. Силовые линии парал­лельные и направлены в противоположные от пластины направления.

Рис. 4.64. Электрическое поле положи­тельно заряженной металлической пла­стины

Рис. 4.65. Электрическое поле отрица­тельно заряженной металлической пла­стины

На рис. 4.65 — подобная структура элект­рического поля отрицательно заряженной пластины. Силовые линии параллельные, а направление — противоположное предшест­вующему (рис. 4.64).

Если пластины разместить на расстоянии d, намного меньшем, чем линейные разме­ры пластин, то в пространстве между ними силовые линии обеих пластин будут иметь одинаковое направление (рис. 4.66), а потому напряженность электрического поля бу­дет равна сумме напряженностей обоих полей:

E’ = Е₁ + E₂.

Вне пластин линии напряженности име­ют противоположное направление, а потому

E’ = E₁ — E₂.

Поскольку E₁ = E₂, то E’ = 0 (рис. 4.67). Материал с сайта http://worldof.school

Рис. 4.66. Электрическое поле двух раз­ноименно заряженных пластин

Рис. 4.67. Напряженность электрического поля за пределами заряженного конден­сатора равна нулю

Конденсатор может накапливать значи­тельный заряд даже при небольшой раз­ности потенциалов между пластинами. В случае отдельного тела большой заряд со­здает большой потенциал, который приво­дит к автоэлектронной эмиссии или «стеканию зарядов».

Емкость конденсатора в отличие от ем­кости отдельного тела определяется разно­стью потенциалов между обкладками.

C = Q / (φ₁ — φ₂) = Q / Δφ.

где Q — заряд одной из пластин; (φ₁ — φ₂) — разность потенциалов между пластинами.

Для измерения емкости конденсатора ис­пользуется 1 фарад:

1Ф = 1 Кл/ 1 В.

На этой странице материал по темам:

• Сообщение по физике применение конденсатора

• Почему емкость конденсатора не зависит от окружающих тел

• Почему емкость не зависит от окружающих тел

• История развития конденсаторов

• Конденсатор физические законы

Вопросы по этому материалу:

• Как устроен конденсатор?

• Какое главное свойство конденсатора?

• Почему емкость конденсатора не зависит от влияния окружающих тел?