Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Курс физики с примерами решения задач
Посмотреть оригинал

Электроемкость плоского конденсатора. Батареи конденсаторов

Чтобы проводник обладал большой электроемкостью, он должен иметь очень большие размеры. На практике же необходимы устройства, обладающие способностью при малых размерах и небольших относительно окружающих тел потенциалах накапливать значительные по величине заряды, иными словами, обладать большой электроемкостью. Эти устройства получили название конденсаторов.

Если к заряженному проводнику приближать другие тела, то на них возникают индуцированные (на проводнике) или связанные (на диэлектрике) заряды, причем ближайшими к наводящему заряду Q будут заряды противоположного знака. Эти заряды, естественно, ослабляют поле, создаваемое зарядом Q, т. е. понижают потенциал проводника, что приводит (см. (1) п. 8.9) к повышению его электроемкости.

Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделенных диэлектриком. На электроемкость конденсатора не должны оказывать влияния окружающие тела, поэтому проводникам придают такую форму, чтобы поле, создаваемое накапливаемыми зарядами, было сосредоточено в узком зазоре между обкладками конденсатора. Этому условию, в частности, удовлетворяют две плоские пластины, и такой конденсатор называется плоским конденсатором.

Так как поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и кончаются на другой, поэтому свободные заряды, возникающие на разных обкладках, являются равными по модулю разноименными зарядами. Под электроемкостью конденсатора понимается физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (ф| — (р2) между его обкладками:

Рассчитаем электроемкость плоского конденсатора, состоящего из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга и имеющих заряды +Q и -Q. Учитывая, что ф5 -<р2= Ed,

Q

а при наличии диэлектрика Е =-— (сравни с формулой (5)

Е0еЬ

п. 8.4), получаем

или электроемкость плоского конденсатора

Для увеличения электроемкости и варьирования ее возможных значений конденсаторы соединяют в батарею, при этом используется как параллельное, так и последовательное соединение.

Параллельное соединение конденсаторов

У параллельно соединенных конденсаторов (рис. 252) разность потенциалов на обкладках конденсаторов одинакова и равна фл-фд. Если электроемкость отдельных конденсаторов Ср С2, ..., Сп, то, согласно (1), их заряды соответственно равны:

а заряд батареи конденсаторов

Полная электроемкость батареи

т. е. при параллельном соединении конденсаторов она равна сумме электроемкостей отдельных конденсаторов.

Последовательное соединение конденсаторов

У последовательно соединенных конденсаторов (рис. 253) заряды всех обкладок равны по модулю, а разность потенциалов на зажимах батареи

где для любого из рассматриваемых конденсаторов

С другой стороны

откуда

Рис.252

Рис. 253

т.е. при последовательном соединении конденсаторов суммируются величины, обратные электроемкостям. Таким образом, при последовательном соединении конденсаторов результирующая электроемкость С всегда меньше наименьшей электроемкости, используемой в батарее.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы