можно ли зарядить конденсатор если под руками есть только заряженное тело
Как правильно заряжать конденсаторы
Практически на каждой печатной плате самого простого электронного прибора находится конденсатор – радиоэлектронное устройство, способное оперативно накапливать электрический заряд и так же быстро передавать энергию далее по цепи, питая другие ее элементы. Описанная цикличность является характерным признаком нормальной работы данного устройства.
Содержание статьи
Изделие состоит из двух проводящих обкладок (тонкие металлические пластинки) и диэлектрического материала между ними (бумага, воздух, стекло и керамика, пластик, слюда, оксидные пленки). Несмотря на простую конструкцию, устройство способно выполнять множество полезных функций:
Параметры и принцип работы
Величина электричества, накапливаемого изделием, а также периоды циклов разрядки и зарядки конденсатора определяются характеристиками, зависящими от типа конкретной модели. Благодаря широким пределам параметров и характеристик данные радиодетали могут успешно применяться для различных целей.
Эти параметры без затруднений определяются по маркировке на корпусе элемента. Конденсаторы, произведенные в России и постсоветском пространстве, в обязательном порядке имеют буквенно-цифровую маркировку, обозначающую технологию и тип, ТКЕ, номинальное напряжение, значение емкости и погрешность производства, а также дату изготовления. Для импортных аналогов характерно только обозначение емкости. На схемах конденсатор изображается двумя параллельными черточками.
Основные и дополнительные параметры:
Существуют также и паразитные параметры, которые производители стараются снизить при изготовлении продукции. Выбирая радиодетали, следует учитывать стабильность, емкость, ток утечки, рабочее напряжение, точность и температурный коэффициент емкости.
Принцип работы заключается в накоплении электрических зарядов благодаря присутствию диэлектрического материала между металлическими пластинками, на которых собираются электроны и ионы. Проходя через данное устройство, сила тока имеет наибольшее значение и минимальное напряжение, но по мере накопления электроэнергии напряжение возрастает, а сила тока наоборот падает до тех пор, пока не исчезнет совсем. При идеальных условиях время зарядки конденсатора равно нулю.
Виды и области применения
Существует много способов классификации современных конденсаторов, которые позволяют группировать их в зависимости от типа конструкции, рабочего напряжения, видов поляризации и назначения, изменению емкости, а также разновидности диэлектрика.
Исходя из конструктивных особенностей, различают трубчатые и цилиндрические, монолитные, пластинчатые и секционные, дисковые, горшкообразные и литые, бочоночные, а также секционные разновидности.
Область применения конденсаторов:
В зависимости от изменения емкости различают постоянные, переменные (изменение осуществляется механически или электрически) и подстроечные конденсаторы (изменение осуществляется разово или периодически).
Способы зарядки и разрядки конденсатора
При зарядке конденсатора энергия источника питания переходит в энергию электрического поля, возникающего между металлическими пластинками радиоэлектронного устройства. Важно учитывать, что на каждом участке цепи существует явное (резистор) или неявное сопротивление (провода, внутреннее сопротивление). В этом случае скорость зарядки конденсатора будет зависеть от его емкости и сопротивления во всей цепи. Процесс считается завершенным, когда подаваемое напряжение по своей величине становится равным напряжению на металлических пластинках.
Процесс зарядки и разрядки конденсатора лучше всего определяется мультиметром или при помощи специального измерительного прибора – индикаторной отвертки.
Можно зарядить конденсатор через лампочку. Для этого потребуется подключить «плюс» к аккумулятору через автомобильную лампочку, а «минус» подключить к массе (кузов автомобиля). Лампочка вспыхнет и погаснет. Таким же образом можно зарядить конденсатор для сабвуфера, если он не имеет системы контроля зарядного тока. Данная схема зарядки конденсатора эффективна, проста и безопасна.
Разрядка может понадобиться при ремонте бытовых приборов и электронных устройств. Это можно сделать при помощи отвертки с изолированной рукояткой, поочередно замыкая контакты, одновременно с этим касаясь массы стержнем отвертки. Если конденсатор извлечен из платы, необходимо, не касаясь руками контактов, приложить стержень отвертки к обеим клеммам изделия (должна появиться искра). Также можно собрать разрядное устройство, припаяв к резистору (на несколько кОм) два провода с зажимами, после чего подсоединить их к клеммам конденсатора. Важно проверять напряжение, чтобы убедиться в разреженности прибора.
Билет №28
№1.Взаимодействие параллельных токов.
1)Если токи с проводникахI1 и I2 имеют одинаковые направления, то проводники притягиваются с равными по величине силами F1 и F2. Наличие этих сил объясняются тем, что второй проводник находится в магнитном поле первого проводника, которое и создает силу F2. Очевидно в свою очередь создается магнитным полем второго проводника.
2.Сила Ампера для двух параллельных проводников с током.Если токи с проводникахI1 и I2 имеют одинаковые направления, то проводники притягиваются с равными по величине силами F1 и F2. Наличие этих сил объясняются тем, что второй проводник находится в магнитном поле первого проводника, которое и создает силу F2. Очевидно в свою очередь создается магнитным полем второго проводника. Если токи с проводникахI1 и I2имеют разные направления, то проводники отталкиваются.
3.Магнитная проницаемость среды— μс, выражающая зависимость силы взаимодействия электрических токов от среды.(F=μс*I1*I2*l/(2π*a))
Билет №29
29.1. Напряженность магнитного поля. Связь вектора магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Работа магнитного поля при перемещении проводника с током.
1.Напряженность магнитного поля-это величина(H), которая характеризует магнитное поле в какой-либо точке пространства, созданное макротоками в проводниках независимо от окружающей среды.( H=I/(2πr) [H]=А/м).
2.Связь вектора магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Если изменение поля, вносимое средой, везде одинаково(μс –постоянная величина), то индукция B в данной среде прямо пропорциональна H.(B= μс*H)
29.2. Конденсатор имеет электроемкость 5 пФ. Какой заряд находится на каждой из его обкладок, если разность потенциалов между ними равна 1000 В. Изменится ли разность потенциалов пластин плоского воздушного конденсатора, если одну из них заземлить? 
29.3. Сколько параллельно включенных ламп, рассчитанных на напряжение 110 В, может питать батарея аккумуляторов с Э.Д.С. 130 В и внутренним сопротивлением 2,6 Ом, если сопротивление каждой лампы 200 Ом, а сопротивление подводящих проводов 0,4 Ом?
Билет №30
30.1. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Понятие о плазме, перспективы ее применения.
30.2. Определить толщину диэлектрика конденсатора, ёмкость которого 1400 пФ, площадь перекрывающих друг друга пластин 1,4 * 10¯³ м². Диэлектрик – слюда. Можно ли зарядить конденсатор, если под руками есть только заряженное тело? 
30.3. Чему равно удельное сопротивление проводника, из которого изготовлен реостат с диаметром провода 0,5 мм и длинной 4,5 м, если при включении его в сеть с напряжением 4,5 В амперметр показал 2 А. 
Билет №31
31.1. Парамагнитные, диамагнитные, ферримагнитные вещества. Кривая первоначального намагничивания. Точка Кюри.
При наличии в проводнике, помещенном в магнитное поле, тока и при его
перпендикулярности к магнитному полю возникает сила Ампера. Обратное же явление
возникновения тока в проводнике, помещенном в магнитное поле назвается ЭДС индукции, а
ток называется индукционным.
31.2. Плоский воздушный конденсатор состоит из двух пластин. Определите ёмкость конденсатора, если площадь пластины 10¯² м², а расстояние между ними 0,5 * 10¯² м. Как изменится ёмкость конденсатора при погружении его в глицерин? Одна из пластин плоского конденсатора больше другой. Какая из пластин приобретает больший заряд при зарядке конденсатора? 
31.3. Электровоз движется с постоянной скоростью 43,2 км/ч, развивая силу тяги 43,7 кН. Определить ток электродвигателя электровоза, если напряжение на двигателе 1500 В, а К.П.Д. двигателя 92%.
Билет №32
32.1. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Потокосцепление.
32.2. Какой длины надо взять нихромовый проводник сечением 0,1 мм², чтобы изготовить нагреватель, способный за 3 минуты нагреть 200г. воды от 10°С до кипения при КПД 90% и напряжении 120 В.
32.3. При перемещении заряда 2 нКл. из бесконечности в данную точку полем была затрачена энергия, равная 0,18 мДж. Каков электрический потенциал в данной точке поля? 
Билет №33
33.1. Возникновение Э.Д.С. индукции при движении проводника в магнитном поле.
33.2. Генератор с Э.Д.С. 130 В и внутренним сопротивлением 1,8 Ом питает током несколько параллельно соединенных ламп общим сопротивлением 24 Ом. Сопротивление подводящих проводов 2 Ом. Определить ток в цепи, напряжение на лампах, падение напряжения на подводящих проводах и напряжение на зажимах генератора. 
33.3. Если проводнику сообщить заряд 10¯⁸ Кл, то его электрический потенциал увеличивается на 100 В. Определить электроёмкость проводника. Как можно изменить потенциал проводника, не касаясь его и не изменяя его заряд? 
Билет №34
34.1. Направление индукционного тока. Правило Ленца. Вихревые токи, их использование и меры борьбы с ним.
Направление индукционного(возникшего в проводнике, который перемещают в
магнитном поле) тока можно определить правилом правой руки: большой палец движется по
направлению движения проводника, а в ладонь входят индукционные линии магнитного поля.
Тогда четыре пальца покажут направление индукционного тока.
Если провести магнитом вдоль соленоида(катушки), то в катушке возникнет магнитное поле,
которое установит свои полюсы так, что бы движение магнита было максимально затруднено,
то есть магнит будет отталкиваться от катушки, так как на той стороне, в которой двигается
магнит возникнет одноименный полюс. Правило Ленца: Э.Д.С. индукционного тока создает
такое магнитное поле, которое будет препятствовать причине возникновения этого тока.
При детальном исследовании магнитного поля было выяснено, что переменное магнитное
поле создает электрическое поле, способное действовать на неподвижные заряды и тела.
Такое электричское поле возникает перпендикулярно магнитному, то есть линии
напряженности и линии электромагнитной индукции в определенном ракурсе становятся
крестом. Это электрическое поле влияет на неподвижные замкнутые проводники(кольца,
замкнутые сети), создавая в них ток. Такой ток называется вихревым. Индукционные токи,
которые возникают в сплошных металлических телах, находящихся в переменном магнитном
поле, и замыкающиеся внутри этих тел называют вихревыми токами.
Якорь электродвигателя и сердечник трансформатора всегда находятся в переменном
магнитном поле, а значит подвержены действию вихревых токов. Для защиты частей устройств
от вихревых токов их делают из отдельных изолированных друг от друга листов. Так же части
устройств изготавливают из ферритов, так как они из-за высокой плотности почти не
подвержены вихревым токам. По закону Ленца вихревые токи возникают при движении тела в
магнитном поле, а значит должны создавать поле, противодействущее тому, которое создало
вихревые токи. Таким образом вихревые токи используются для успокоения колебаний
стрелок приборов. Так же вихревые токи используют для закалки металлических деталей.
34.2. Три проводника из железа, константана и никелина длиной 4 м и сечением 1 мм² каждый, соединены параллельно. Определить величину тока в каждом из проводников, если известно, что по железному проводу идет ток в 0,5 А. 
34.3. Шесть конденсаторов с емкостями по 50 нФ соединили по два последовательно в три параллельные группы и подключили к сети с напряжением 4000 В. Какой заряд накоплен всем конденсаторами? Определить энергию батареи. 
Билет №35
35.1. Явления самоиндукции. Индуктивность проводника. Условия, от которых зависит индуктивность проводника. Единица измерения индуктивности.
В момент замыкания и размыкания цепи, а так же изменения силы тока в цепи возникает электродвижущая сила индукции. Возникновение ЭДС индукции в сети, которое вызвано изменением магнитного поля тока, текущего в той же цепи называется явлением самоиндукции. Различные проводники обладают разной индуктивностью т. е. величиной, которая характеризует количество энергии магнитного поля, которое можно сохранить в проводнике. Индуктивность численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с. Индуктивность проводника прямо пропорциональна скорости изменения силы тока в этой сети и измеряется в [Генри] или [Гн
35.2. Генератор с Э.Д.С. 130 В питает осветительную сеть, состоящую из параллельно включенных десяти ламп сопротивлением 200 Ом, пяти ламп – по 100 Ом и десяти ламп – по 150 Ом (всего 25 ламп). Найти ток в цепи и напряжение на зажимах генератора, если внутреннее сопротивление его – 0,5 Ом, а сопротивление подводящих проводов равно 0,4 Ом. 
35.3. Плоский воздушный конденсатор образован двумя квадратными пластинами, отстоящими друг от друга на расстояние 10 мм. Какой должна быть ширина каждой из этих пластин, чтобы ёмкость конденсатора равнялась 1 Ф? 
Билет №36
36.1. Природа света. Волновая и квантовая теории света. Скорость распространения света в вакууме, в различных средах. Определение скорости света методом Майкельсона.
36.2. Батарея состоит из пяти последовательно соединенных элементов с Э.Д.С. по 1,5 В и внутренним сопротивлением по 0,3 Ом каждый. Определить силу тока в цепи, если внешнее сопротивление равно 24 Ом. Какова мощность потребителя?
Билет №37
37.1.1) При падении световых лучей на границу раздела двух сред, размеры которой значительно
превышают длину волны, происходит явления отражения и преломления света.
2) Законы отражения света:
1. Луч падающий и луч отраженный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей
поверхности, восставленным в точке падения луча.
2. Угол отражения луча равен углу его падения ∟α=∟i.
Законы преломления света:
1. Луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром,
восставленным в точке падения луча к поверхности раздела двух сред.
2.Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для двух сред есть величина
постоянная sin α/sin β = n
№2
№3 
Билет №38
38.1.1) Показатель преломления среды относительно вакуума, т.е. для случая перехода световых
лучей из вакуума в среду, называется абсолютным.
2) Явление, при котором световое излучение полностью отражается от поверхности раздела
прозрачных сред, называют полным отражением света.
3) Угол падения лучей iпр, при котором угол преломления β равен π/2, называют предельным
углом падения и находят по формуле sin iпр=n2/n1.
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.008 сек.)
Заряд и разряд конденсатора
Значение диэлектрика
Кроме общего размера обкладок и расстояния между ними, существует ещё один параметр, влияющий на ёмкость — используемый тип изолятора. Фактор, по которому определяется способность диэлектрика повышать ёмкость конденсатора в сравнении с вакуумом, называется диэлектрической проницаемостью и описывается для разных материалов постоянной величиной от 1 и до бесконечности (теоретически):
Кроме конденсаторов с твёрдым диэлектриком (керамических, бумажных, плёночных) существуют также электролитические. В последних используют алюминиевые или танталовые пластины с оксидным изолирующим слоем в качестве одного электрода и раствор электролита в качестве другого.
Энергия, которую способны накопить большинство конденсаторов, обычно невелика — не больше сотен джоулей. К тому же она не сохраняется долго из-за неизбежной утечки заряда. Поэтому конденсаторы не могут заменить, например, аккумуляторные батареи в качестве источника питания. И хотя они способны эффективно выполнять только одну работу (сохранение заряда), их применение весьма многообразно в электрических цепях. Конденсаторы используются как фильтры, для сглаживания сетевого напряжения, в качестве устройств синхронизации и для других целей.
Синтаксис
Для пользователей XMPP клиентов, используется команда
где ключи это известные параметры, параметра=значение, разделенные точкой с запятой
Обязателен ключ key=razryad при расчете разаряда конденсатора
и zaryad при расчете заряда
Так как при других параметрах ключах будут рассчитываться совершенно другие формулы. Например баллистического движения или давления над уровнем моря.
Заметьте, чем данный калькулятор отличается от других:
Во первых: данные можно вводить не переводя из наноФарад в Фарады, а килоОмы в Омы. Если уж заданы параметры в единицах измерения то так и пишите. Если не напишите то считается что данные заданы в основным единицах СИ ( то есть метр, Фарад, Ом)
Во вторых: Расчет ведётся по тем параметрым которые можно рассчитать зная исходные.Это очень удобно, когда нужно рассчитать любой из параметров в формуле, когда известны все остальные. Другие известные калькуляторы могут рассчитывать только по определенному алгоритму и только в одну сторону.
Разряд конденсатора
После того как конденсатор зарядился, отключим источник питания и подключим нагрузку R. Так как конденсатор уже заряжен, он сам превратился в источник питания. Нагрузка R образовала проход между пластинами. Отрицательно заряженные электроны, накопленные на одной пластине, согласно силе притяжения между разноименными зарядами, двинутся в сторону положительно заряженных ионов на другой пластине.
В момент подключения R, напряжение на конденсаторе то же, что и после окончания переходного периода зарядки. Начальный ток по закону Ома будет равняться напряжению на обкладках, разделенном на сопротивление нагрузки.
Как только в цепи пойдет ток, конденсатор начнет разряжаться. По мере потери заряда, напряжение начнет падать. Следовательно, ток тоже упадет. По мере понижения значений напряжения и тока, будет снижаться их скорость падения.
Время зарядки и разрядки конденсатора зависит от двух параметров – емкости конденсатора C и общего сопротивления в цепи R. Чем больше емкость конденсатора, тем большее количество заряда должно пройти по цепи, и тем больше времени потребует процесс зарядки/разрядки ( ток определяется как количество заряда, прошедшего по проводнику за единицу времени). Чем больше сопротивление R, тем меньше ток. Соответственно, больше времени потребуется на зарядку.
Продукт RC (сопротивление, умноженное на емкость) формирует временную константу ? (тау). За один ? конденсатор заряжается или разряжается на 63%. За пять ? конденсатор заряжается или разряжается полностью.
Для наглядности подставим значения: конденсатор емкостью в 20 микрофарад, сопротивление в 1 килоом и источник питания в 10В. Процесс заряда будет выглядеть следующим образом:
Заряд конденсатора. Ток
По своему предназначению конденсатор напоминает батарейку, однако все же он сильно отличается по принципу работы, максимальной емкости, а также скорости зарядки/разрядки.
Рассмотрим принцип работы плоского конденсатора. Если подключить к нему источник питания, на одной пластине проводника начнут собираться отрицательно заряженные частицы в виде электронов, на другой – положительно заряженные частицы в виде ионов. Поскольку между обкладками находиться диэлектрик, заряженные частицы не могут «перескочить» на противоположную сторону конденсатора. Тем не менее, электроны передвигаются от источника питания — до пластины конденсатора. Поэтому в цепи идет электрический ток.
В самом начале включения конденсатора в цепь, на его обкладках больше всего свободного места. Следовательно, начальный ток в этот момент встречает меньше всего сопротивления и является максимальным. По мере заполнения конденсатора заряженными частицами ток постепенно падает, пока не закончится свободное место на обкладках и ток совсем не прекратится.
Время между состояниями «пустого» конденсатора с максимальным значением тока, и «полного» конденсатора с минимальным значением тока (т.е. его отсутствием), называют переходным периодом заряда конденсатора.
Формула
Нахождение тока конденсаторного заряда происходит по формуле, представленной ниже. Измеряется он в фарадах, что равно кулону или вольту.
Формула нахождения заряда конденсатора
В целомэто элемент электросети, накапливающий и сохраняющий напряжение в ней. Бывает разного типа и размера, к примеру, электролитическим, керамическим и танталовым. Состоит, в основном, из нескольких токопроводящих обкладок с диэлектриком. Его емкость зависит от размеров диэлектрика и заполнителя между обкладками. Заряжается благодаря электричеству. Определить ток конденсаторного заряда можно измерительными приборами и формулой.
Устройство и принцип работы
В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме проводящих пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого ничтожно мала по сравнению с размерами обкладок. Практически применяемые радиоэлектронные компоненты содержат много слоёв диэлектрика и электродов. В качестве обозначения конденсатора на схеме используются два параллельных отрезка с пространством между ними. Они символизируют металлические пластины обкладок физического прибора, электрически разделённые между собой.
Многие считают Майкла Фарадея автором изобретения, но на самом деле это не так. Но он сделал главное — продемонстрировал первые практические примеры и способы использования этого прибора для хранения электрического заряда в своих экспериментах. Благодаря Фарадею человечество получило способ измерять возможность накапливать заряд. Эта величина называется ёмкостью и измеряется в Фарадах.
Работу конденсатора можно проиллюстрировать на примере событий, проходящих во вспышке цифровой фотокамеры за отрезок времени между нажатием кнопки и тем моментом, когда вспышка погаснет. Основой электронной схемы этого осветительного устройства является конденсатор, в котором происходит следующее:
Определение заряда
Определить, заряжен ли проводник, можно специальным измерительным прибором. К примеру, сделать это можно при помощи индикаторной отвертки. При разряде избыточные виды электронов, имеющих левую пластину, будут перемещены через некоторое время по проводам к правой части пластины, то есть они будут смещены к местам, где их недостаточно.
Обратите внимание! Когда число электронов будет одинаковым, то разряд прекратится и проводная энергия вместе с сопротивлением исчезнет. Использование измерительного оборудования для определения конденсаторного заряда
Использование измерительного оборудования для определения конденсаторного заряда
Процессы зарядки и разрядки конденсаторов.
С устройством мы разобрались, теперь разберемся, что произойдет, если подключить к конденсатору источник постоянного тока. На принципиальных электрических схемах конденсатор обозначают следующим образом:
Итак, мы подключили обкладки конденсатора к полюсам источника постоянного тока. Что же будет происходить?
Свободные электроны с первой обкладки конденсатора устремятся к положительному полюсу источника. Из-за этого на обкладке возникнет недостаток отрицательно заряженных частиц, и она станет положительно заряженной. В то же время электроны с отрицательного полюса источника тока переместятся ко второй обкладке конденсатора. В результате чего на ней возникнет избыток электронов, соответственно, обкладка станет отрицательно заряженной. Таким образом, на обкладках конденсатора образуются заряды разного знака (как раз этот случай мы и рассматривали в первой части статьи), что приводит к появлению электрического поля, которое создаст между пластинами конденсатора определенную разность потенциалов. Процесс зарядки будет продолжаться до тех пор, пока эта разность потенциалов не станет равна напряжению источника тока. После этого процесс зарядки закончится, и перемещение электронов по цепи прекратится.
При отключении от источника конденсатор может на протяжении длительного времени сохранять накопленные заряды. Соответственно, заряженный конденсатор является источником электрической энергии, это означает, что он может отдавать энергию во внешнюю цепь. Давайте создадим простейшую цепь, просто соединив обкладки конденсатора друг с другом:
В данном случае по цепи начнет протекать ток разряда конденсатора, а электроны начнут перемещаться с отрицательно заряженной обкладки к положительной. В результате напряжение на конденсаторе (разность потенциалов между обкладками) начнет уменьшаться. Этот процесс завершится в тот момент, когда заряды пластин конденсаторов станут равны друг другу, соответственно электрическое поле между обкладками пропадет и по цепи перестанет протекать ток. Вот так и происходит разряд конденсатора, в результате которого он отдает во внешнюю цепь всю накопленную энергию.
Как видите, здесь нет ничего сложного
Относительная диэлектрическая проницаемость
Не менее значимым фактором, влияющим на емкость конденсатора, является такое свойство материала между обкладками как относительная диэлектрическая проницаемость. Это безразмерная физическая величина, которая показывает во сколько раз сила взаимодействия двух свободных зарядов в диэлектрике меньше, чем в вакууме.
Материалы с более высокой диэлектрической проницаемостью позволяют обеспечить большую емкость. Объясняется это эффектом поляризации – смещением электронов атомов диэлектрика в сторону положительно заряженной пластины конденсатора.
Поляризация создает внутренне электрическое поле диэлектрика, которое ослабляет общую разность потенциала (напряжения) конденсатора. Напряжение U препятствует притоку заряда Q на конденсатор. Следовательно, понижение напряжения способствует размещению на конденсаторе большего количества электрического заряда.
Ниже приведены примеры значений диэлектрической проницаемости для некоторых изоляционных материалов, используемых в конденсаторах.
Бумага – от 2.5 до 3.5
Стекло – от 3 до 10
Порошки оксидов металлов – от 6 до 20
Плоский конденсатор.
Итак, простейший конденсатор представляет из себя две плоские проводящие пластины, расположенные параллельно друг другу и разделенные слоем диэлектрика. Причем расстояние между пластинами должно быть намного меньше, чем, собственно, размеры пластин:
Такое устройство называется плоским конденсатором, а пластины – обкладками конденсатора. Стоит уточнить, что здесь мы рассматриваем уже заряженный конденсатор (сам процесс зарядки мы изучим чуть позже), то есть на обкладках сосредоточен определенный заряд. Причем наибольший интерес представляет тот случай, когда заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку (как на рисунке).
А поскольку на обкладках сосредоточен заряд, между ними возникает электрическое поле. Поле плоского конденсатора, в основном, сосредоточено между пластинами, однако, в окружающем пространстве также возникает электрическое поле, которое называют полем рассеяния. Очень часто его влиянием в задачах пренебрегают, но забывать о нем не стоит.
Для определения величины этого поля рассмотрим еще одно схематическое изображение плоского конденсатора:
Каждая из обкладок конденсатора в отдельности создает электрическое поле:
Выражение для напряженности поля равномерно заряженной пластины выглядит следующим образом:
Здесь \sigma– это поверхностная плотность заряда: \sigma = \frac, а \varepsilon – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, расположенного между обкладками конденсатора. Поскольку площадь пластин конденсатора у нас одинаковая, как и величина заряда, то и модули напряженности электрического поля, равны между собой:
Но направления векторов разные – внутри конденсатора вектора направлены в одну сторону, а вне – в противоположные. Таким образом, внутри обкладок результирующее поле определяется следующим образом:
А какая же будет величина напряженности вне конденсатора? А все просто – слева и справа от обкладок поля пластин компенсируют друг друга и результирующая напряженность равна 0
От чего зависит емкость
Емкость это свойство накопления и удержания электрозаряда. Чем она больше, тем больше заряд, увеличивающий вместимость сосуда с газовым баллоном. Она зависит от того, какова форма и размер электродов. Также зависит от того, какое расположение и свойство имеет диэлектрик, разделяющий электрод. Есть плоский конденсаторный источник с параллельной и цилиндрической пластиной.
Имеет не только специально предусмотренное устройство, но и несколько проводников, которые разделены при помощи диэлектрика. Емкость существенно влияет на электротехнические установки переменного тока. К примеру, источник с определенной емкостью имеется электрический провод с живым электрическим кабелем, жилой и металлической кабельной оболочкой.
От чего зависит емкость
Емкость и энергия конденсатора.
Важнейшей характеристикой является электрическая емкость конденсатора. Это физическая величина, которая определяется как отношение заряда конденсатора q одного из проводников к разности потенциалов между проводниками:
Емкость конденсатора изменяется в Фарадах, но величина 1 Ф является довольно большой, поэтому чаще всего емкость измерятся в микрофарадах (мкФ), нанофарадах (нФ) и пикофарадах (пФ). А поскольку мы уже вывели формулу для расчета напряженности, то давайте выразим напряжение на конденсаторе следующим образом:
Здесь у нас d – это расстояние между пластинами конденсатора, а q – заряд конденсатора. Подставим эту формулу в выражение для емкости:
Если в качестве диэлектрика у нас выступает воздух, то во всех формулах можно подставить \varepsilon = 1.
Для запасенной энергии конденсатора справедливы следующие выражения:
Помимо емкости конденсаторы характеризуются еще одним параметром, а именно величиной напряжения, которое может выдержать его диэлектрик. При слишком больших значениях напряжения электроны диэлектрика отрываются от атомов, и диэлектрик начинает проводить ток. Это явление называется пробоем конденсатора, и в результате обкладки оказываются замкнутыми друг с другом. Собственно, характеристикой, которая часто используется при работе с конденсаторами является не напряжение пробоя, а рабочее напряжение. Это такая величина напряжения, при которой конденсатор может работать неограниченно долгое время, и пробоя не произойдет.
Итак, мы сегодня рассмотрели основные свойства конденсаторов, их устройство и характеристики! Так что на этом заканчиваем статью, а в следующей мы будем обсуждать различные варианты соединений и маркировку. Не пропустите!