Электрическая емкость. Конденсаторы. Электрическая емкость реферат

Электрическая емкость | Бесплатные курсовые, рефераты и дипломные работы

Это отношение дает величину электроемкости уединенного проводника, т.е.

C=q/. (5)

Электрическая емкость измеряется в фарадах: 1Ф= 1Кл / 1В, а также в мФ, мкФ, нФ, пФ …; причем 1мФ = 10-3 Ф, 1мкФ = 10Ф, 1 нФ = Ф, 1 пФ = Ф.

Потенциал заряженного шара радиуса R равен , с учетом этого находим емкость уединненого шарового проводника: , (6)

т.е. оказывается , что С пропорциональна радиусу шарового проводника R.

Подсчитаем емкость Земного шара, имеющего радиус км м.

/>Ф = 700 мкФ.

Для получения большей емкости используют конденсаторы в виде двух проводников, помещенных близко друг от друга. В этом случае емкость . (7)

Для плоского конденсатора, (см. рис. 2),

тогда по формуле (7) можно найти , (8)

где – диэлектрическая проницаемость вещества между пластинами.

На электрических схемах электрические конденсаторы обозначают так: a) рис. 3. а — конденсатор постоянной емкости,

б) рис. 3.б- конденсатор переменной емкости,

в) рис. 3. в — подстроечный конденсатор.

С1 С2 Сn

При параллельном соединении конденсаторов, (см. рис. 4) общий заряд qΣ= q1+q2+…+qn.

Используя формулу (7), находим, что UСΣ= UC1+UC2+…+ UCn, откуда СΣ= C1+C2+…+ Cn=ΣCi (9)

При последовательном соединении конденсаторов, (см. рис. 5) UΣ= U1+U2+…+ Un, что согласно (7) можно переписать так , откуда , (10)

т.е. суммарная емкость уменьшается.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 2.

refac.ru

Электрическая емкость

Количество просмотров публикации Электрическая емкость - 275

КОНДЕНСАТОРЫ

Способность проводящих тел накапливать и удерживать в себе заряд принято называть электрической ёмкостью.

Опытным путем установлено, что заряд тела Q и его потенциал j пропорциональны друг другу, то есть:

,

где С – коэффициент пропорциональности, который при данном потенциале зависит только от формы и размеров тела и принято называть его ёмкостью. Т.о., емкость тела С - ϶ᴛᴏ отношение заряда тела к его потенциалу:

Эл. конденсатором принято называть устройство, состоящее из двух проводников, разделœенных диэлектриком.

Учитывая зависимость оттипа диэлектрика конденсаторы бывают бумажными, слюдяными, керамическими, электролитическими. Вместе с тем, бывают с постоянной и переменной емкостью.

Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади одной из обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками (пластинами), то есть:

, где S – емкость плоского конденсатора

У электролитических конденсаторов диэлектриком служит тончайшая пленка окиси алюминия, которая образуется на алюминиевой ленте, в связи с этим емкость таких конденсаторов очень большая – до сотен мкФ, т.к. пленка очень тонкая. Электролитические конденсаторы бывают полярные и неполярные.

Напряжение эл. поля. При котором происходит пробой диэлектрика, принято называть пробивным, в связи с этим допустимое напряжение должно быть в несколько раз меньше пробивного.

Читайте также

referatwork.ru

Электрическая ёмкость (электроёмкость) | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Поверхность любого заряженного провод­ника является эквипотенциальной поверхно­стью. Потенциал любой точки этой повер­хности считается потенциалом всего тела.

Исследуем, от чего зависит потенциал за­ряженного тела. Для этого воспользуемся электрометром, корпус которого заземлен. На стержне электрометра закрепим метал­лический шар с полостью внутри. Зарядим металлический шарик на изоляционной ручке от высоковольтного генератора или электрофорной машины и начнем вносить его в полость шара, пока он не коснется внутренней поверхности шара. Весь заряд из шарика перейдет на внешнюю поверхность шара, и электрометр покажет определенное значение потенциала шара (рис. 4.61, а). Снова зарядим шарик и перенесем заряд на шар. Его заряд увеличится вдвое, а элект­рометр покажет соответствующее увеличе­ние потенциала. Если повторить такие дей­ствия несколько раз, то будет наблюдаться соответствующее возрастание потенциала.

Потенциал шара будет пропорционален значению его заряда, что можно отобразить соответствующим графиком (рис. 4.61, б).

Заменим маленький полый шар на элект­рометре шаром больших размеров и начнем постепенно увеличивать его заряд, пользуясь шариком на изоляционной ручке (рис.4.62, а). Потенциал шара также будет возрастать, но медленнее, чем в предыдущем случае. Гра­фик зависимости потенциала шара от заря­да будет более пологим, чем в первом слу­чае (рис. 4.62, б).

Рис. 4.61. Зависимость потенциала тела от заряда шара небольших размеров

Рис. 4.62. Зависимость потенциала тела от заряда для шара большего радиуса

Анализируя результаты опытов и соот­ветствующие графики, можно сделать вы­воды:

1. потенциал каждого шара прямо про­порционален его заряду;
2. коэффициент пропорциональности для различных шаров имеет различные значения.

Итак, чтобы предусмотреть результаты зарядки проводника, необходимо знать ко­эффициент пропорциональности между по­тенциалом и зарядом для данного провод­ника. Этот коэффициент пропорциональ­ности называется электроёмкостью, или про­сто ёмкостью.

Физическая величина, описывающая элект­рические свойства проводника и численно рав­ная отношению его заряда к потенциалу, на­зывается электроёмкостью, или ёмкостью.

В соответствии с определением

C = Q / φ,

где C — емкость проводника; Q — заряд; φ — потенциал.

Понятие электроемкости употребляли еще в XVII — XVIII вв. Не имея достаточных научных знаний, электричество считали ка­кой-то невесомой жидкостью, которая мог­ла «вливаться» в проводник или «выли­ваться» из него. Поэтому и ввели в науч­ный язык понятие, которое в повседнев­ной жизни имеет значение объема внутрен­ней части сосуда. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Для измерения электроемкости в физике применяют 1 фарад (1 Ф). Эта единица названа в честь английского физика Майкла Фарадея, который внес значительный вклад в изучение электрических явлений.

Тело имеет электроёмкость в 1 фарад, если с изменением его заряда на 1 кулон потен­циал изменяется на 1 вольт.

1 Ф = 1 Кл / 1 В.

Электроёмкость в 1 Ф очень большая величина. Такую ёмкость имеет отдаленный от окру­жающих тел шар диаметром 9 • 109 м. Ем­кость Земли, радиус которой 6400 км, со­ставляет всего 7 • 10‑4 Ф. Поэтому на прак­тике применяются единицы емкости, доль­ные от фарада:

1 микрофарад = 1 мкФ = 10-6 Ф.

1 пикофарад = 1 пФ = 10-12 Ф.

• Можно ли применить понятие электроемкости к одному проводнику

• Электроёмкость человка

• Какая физ величина называется электроемкостью

• Электрическая ёмкость. природа её возникновения.

• Электроемкость к какому разделу физики относится

• Какая связь между зарядом и потенциалом проводника?

• Какая физическая величина называется электроемкостью?

• Как рассчитать емкость уединенного тела?

• Какие единицы измерения емкости?

worldofschool.ru

Электрическая емкость. Конденсаторы. | Бесплатные курсовые, рефераты и дипломные работы

Таким образом, во всех диэлектриках, помещенных в электростатическое поле, происходит уменьшение напряженности этого поля. Степень ослабления поля зависит от свойств диэлектрика. Для характеристики электрических свойств диэлектриков вводится особая величина, называемая диэлектрической проницаемостью.

Диэлектрическая проницаемость ε — это физическая величина, равная отношению модуля напряженности электрического поля E0 в вакууме к модулю напряженности электростатического поля Ε внутри однородного диэлектрика

ε=E0/E.

Диэлектрическая проницаемость некоторых веществ приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Диэлектрическая проницаемость

В диэлектриках при расчете кулоновских сил, напряженностей и потенциалов полей необходимо учитывать ослабление электрического поля в ε раз.

Емкость уединенного проводника. Уединенным будем называть проводник, размеры которого много меньше расстояний до окружающих тел. Пусть это будет шар радиусом r. Если потенциал на бесконечности принять за 0, то потенциал заряженного уединенного шара равен: , где ε — диэлектрическая проницаемость окружающей среды. Следовательно:   эта величина не зависит ни от заряда, ни от потенциала и определяется только размерами шара (радиусом) и диэлектрической проницаемостью среды. Этот вывод справедлив для проводника любой формы.
Электрической емкостью проводника наз. отношение заряда проводника к его потенциалу: .
Емкость определяется геометрической формой, размерами проводника и свойствами среды (от материала проводника не зависит). Чем больше емкость проводника, тем меньше меняется потенциал при изменении заряда.	Емкость шара в СИ: —
Единицы емкости. Емкостью 1Ф (фарад) обладает такой проводник, у которого потенциал возрастает на 1 В при сообщении ему заряда в 1 Кл. Емкостью 1Ф обладал бы уединенный шар, радиус которого был бы равен 13 радиусам Солнца. Емкость Земли 700 мкФ Если проводник не уединенный, то потенциалы складываются по правилу суперпозиции и емкость проводника меняется.	1 мкФ=10-6Ф   1нФ=10-9Ф   1пФ=10-12Ф
Конденсаторы(condensare — сгущение). Можно создать систему проводников, емкость которой не зависит от окружающих тел. Первые конденсаторы — лейденская банка (Мушенбрук, сер. XVII в.).
Конденсатор представляет собой систему из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники наз. обкладками конденсатора. Если заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из его обкладок.
На рисунке — плоский и сферический конденсаторы. Поле плоского конденсатора почти все сосредоточено внутри (у идеального — все). У сферического — все поле сосредоточено между обкладками.
Электроемкостью конденсатора называют отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между обкладками: .
При подключении конденсатора к батарее аккумуляторов происходит поляризация диэлектрика внутри конденсатора и на обкладках появляются заряды — конденсатор заряжается. Электрические поля окружающих тел почти не проникают через металлические обкладки и не влияют на разность потенциалов между ними.
Емкость плоского конденсатора. ,     т.о. емкость плоского конденсатора зависит только от его размеров, формы и диэлектрической проницаемости. Для создания конденсатора большой емкости необходимо увеличить площадь пластин и уменьшить толщину слоя диэлектрика.
Емкость сферического конденсатора. Если зазор между обкладками мал по сравнению с радиусами, то формула переходит в формулу емкости плоского конденсатора.
Виды конденсаторов
При подключении электролитического конденсатора необходимо соблюдать полярность.
Назначение конденсаторов 1. Накапливать на короткое время заряд или энергию для быстрого изменения потенциала. 2. Не пропускать постоянный ток. 3. В радиотехнике: колебательный контур, выпрямитель. 4. Фотовспышка.

Соединения конденсаторов.
Параллельное соединение конденсаторов
Обкладки конденсаторов соединяют попарно, т.е. в системе остается два изолированных проводника, которые и представляют собой обкладки нового конденсатора
Вывод: При параллельном соединении конденсаторов а) заряды складываются, б) напряжения одинаковые, в) емкости складываются. Т.о., общая емкость больше емкости любого из параллельно соединенных конденсаторов
Последовательное соединение конденсаторов
Производят только одно соединение, а две оставшиеся обкладки — одна от конденсатора С1 другая от конденсатора С2 — играют роль обкладок нового конденсатора.
Вывод: При последовательном соединении конденсаторов а) напряжения складываются, б) заряды одинаковы, в) складываются величины, обратные емкости. Т.о., общая емкость меньше емкости любого из последовательно соединенных конденсаторов.
Энергия электрического поля конденсатора. Под энергией электрического поля конденсатора будем понимать энергию одной его обкладки, находящейся в поле, созданном другой обкладкой. Тогда: Формулы справедливы для любого конденсатора.	Пример: С=2мкФ; U=1000В. t=10-6c. W=1 Дж . — опасно для жизни!
Плотность энергии. — плотность энергии (энергия единицы объема). Формула справедлива для полей любых конденсаторов и, кроме того, для полей, меняющихся со временем (неэлектростатических).

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 3.

refac.ru

Электрическая емкость

Количество просмотров публикации Электрическая емкость - 57

КОНДЕНСАТОРЫ

Способность проводящих тел накапливать и удерживать в себе заряд принято называть электрической ёмкостью.

Опытным путем установлено, что заряд тела Q и его потенциал j пропорциональны друг другу, то есть:

,

где С – коэффициент пропорциональности, который при данном потенциале зависит только от формы и размеров тела и принято называть его ёмкостью. Т.о., емкость тела С - ϶ᴛᴏ отношение заряда тела к его потенциалу:

Эл. конденсатором принято называть устройство, состоящее из двух проводников, разделœенных диэлектриком.

Учитывая зависимость оттипа диэлектрика конденсаторы бывают бумажными, слюдяными, керамическими, электролитическими. Вместе с тем, бывают с постоянной и переменной емкостью.

Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади одной из обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками (пластинами), то есть:

, где S – емкость плоского конденсатора

У электролитических конденсаторов диэлектриком служит тончайшая пленка окиси алюминия, которая образуется на алюминиевой ленте, в связи с этим емкость таких конденсаторов очень большая – до сотен мкФ, т.к. пленка очень тонкая. Электролитические конденсаторы бывают полярные и неполярные.

Напряжение эл. поля. При котором происходит пробой диэлектрика, принято называть пробивным, в связи с этим допустимое напряжение должно быть в несколько раз меньше пробивного.

Читайте также

referatwork.ru

Электрическая емкость

Количество просмотров публикации Электрическая емкость - 104

Электроемкость уединœенного проводника.

Рассмотрим проводник, удаленный от других проводников, тел и зарядов в связи с чем его можно рассматривать как уединœенный проводник. Из опыта следует, что между зарядом и потенциалом существует зависимость q = Сj.

Величину (3.5.2)

называют электроемкостью или просто емкостью уединœенного проводника. Эта величина численно равна заряду, сообщение которого проводнику повышает его потенциал на единицу. Емкость зависит от формы и размеров проводника и не зависит от материала, агрегатного состояния и от размеров полостей внутри проводника. Емкость также не зависит от заряда и потенциала проводника. Последнее утверждение не противоречит формуле (3.5.2). ее следует читать так, что потенциал проводника пропорционален его заряду и обратно пропорционален емкости. Попробуем найти емкость уединœенного проводника, имеющего форму шара радиусом R. Для этого определим потенциал шара, использовав формулу, связывающую и j:

. (3.5.3)

В случае если полученный результат подставить в формулу (3.5.2) то для С получим:

. (3.5.4)

За единицу емкости в системе СИ принимают емкость такого проводника, потенциал которого изменяется на 1В при сообщении ему заряда 1Кл. Эта единица принято называть фарадом (Ф). Фарад - очень большая единица. В случае если землю рассматривать как проводящий шар радиусом 6400 км, то емкость ее равняется примерно 700×10-6Ф. По этой причине на практике чаще приходится встречаться с емкостями мкФ = 10-6Ф и nФ = 10-12Ф.

Взаимная емкость . Конденсаторы.

В случае если к уединœенному проводнику приближать другие проводники, то емкость первого проводника будет увеличиваться. Это связано с тем, что на приближающихся проводниках поле данного проводника будет вызывать перераспределœение зарядов. К примеру, положительно заряженный проводник на приближающемся проводнике вызывает такое перераспределœение, что индуцированные отрицательные заряды оказываются ближе к проводнику чем положительные. По этой причине потенциал проводника, который определяется суммой потенциала собственных зарядов и зарядов, индуцированных на других телах, уменьшится. Следовательно, его емкость по (3.5.2) увеличится таким образом можно создать систему проводников, которая будет обладать емкостью, значительно большей, чем емкость уединœенного проводника. Наибольший практический интерес представляет система проводников, близко расположенных друг-другу и заряженных одинаковыми по величинœе, но противоположными по знаку зарядами. Такую систему называют конденсатором, а проводники – его обкладками. Емкость конденсатора определяется:

, (3.5.5)

где j1 - j2 –разность потенциалов между обкладками, q – заряд, расположенный на положительно заряженной обкладке конденсатора. Разность потенциалов иногда называют напряжением и обозначают буквой U. По этой причине формулу (3.5.5) можно записать:

. (3.5.6)

По форме обкладок конденсаторы бывают плоские, цилиндрические и сферические. Определим емкость плоского конденсатора. Пусть площадь обкладки S а заряд на ней q. Напряженность поля между обкладками, как мы ранее определили

. (3.5.7)

Исходя из формулы (3.4.16 ) разность потенциалов между обкладками

, (3.5.8)

отсюда для емкости конденсатора получаем:

, (3.5.9)

где d – расcтояние между обкладками; e - диэлектрическая проницаемость среды, заполняющий зазор между обкладками. Нетрудно получить для емкости цилиндрического конденсатора формулу:

, (3.5.10)

где - длина конденсатора, R1 и R2 – радиусы внутренней и наружной цилиндрических обкладок. Емкость сферического конденсатора определяется формулой:

, (3.5.11)

где R1 и R2 – радиусы внутренней и наружной обкладок. Отметим, что формулы (3.5.10) и (3.5.11) при малом зазоре между обкладками переходят в формулу (3.5.9)

Читайте также

referatwork.ru

Тема 1.3 Электроемкость. Конденсаторы

Количество просмотров публикации Тема 1.3 Электроемкость. Конденсаторы - 541

1)Электроемкость проводника.

2) Конденсаторы

3) Соединœение конденсаторов в батарею.

3) Энергия электрического поля, заряженного конденсатора.

1. Электроемкость проводника.

В случае если в процессе электризации проводнику сообщать заряды, то заряды распределяются по поверхности проводника так, что потенциалы точек поверхности любого заряженного проводника будут одинаковыми, ᴛ.ᴇ. поверхность проводника является эквипотенциальной поверхностью. Установлено, что между величиной заряда, на поверхности проводника и потенциалами точек поверхности проводника, прямая пропорциональная зависимость

С – электроемкость проводника

- формула расчета электроемкости проводника.

С – зависит от формы проводника, его геометрических размеров и окружающей среды. И не зависит из какого вещества изготовлен проводник, сплошной проводник или полый (пустой). Электроемкость проводника рассчитать очень сложно, т.к. для каждого проводника должна быть своя формула расчета. Проще электроемкость измерить.

В ʼʼСИʼʼ |C| = = 1 Ф (Фарад)

1 Фарад – электроемкость проводника, при сообщении которому заряда в 1 Кл потенциалы точек поверхности меняются на 1В.

Практические единицы измерения электроемкости.

2. Конденсаторы

Система проводников разделœенных слоем диэлектрика принято называть КОНДЕНСАТОРОМ.

Проводники называются обкладками конденсатора. В случае если обкладки представляют из себяплоскости, то конденсатор принято называть плоским.

В случае если конденсатор зарядить, то заряды располагаются по внутренним сторонам обкладок. Внешние стороны остаются электронейтральными, в связи с этим электрическое поле, создаваемое этими зарядами, полностью сосредоточено в диэлектрике между обкладками. Внешнее поле внутрь конденсаторов проникнуть не может, т.к. проводники для этого поля являются экраном. По этой причинœе конденсатор в течении определœенного времени может сохранять энергию в электрическом поле.

Конденсаторы в электрорадиосхемах используются как накопители энергии. Заряды на обкладках равны по величинœе противоположны по знаку. Заряд конденсатора в целом определяется величиной заряда одной из его обкладок. Выясним, как можно рассчитывать электроемкость конденсатора.

С = - формула расчета электроемкости конденсатора.

От заряда и напряжения электроемкость конденсатора не зависит, а она зависит от рода диэлектрика, от толщины слоя диэлектрика и от площади обкладок.

Название конденсаторов часто соответствуют роду диэлектрика, к примеру бумажный, керамический.

Такие конденсаторы можно использовать, как в цепях постоянного, так и переменного токов.

3. Соединœение конденсаторов в батарею.

Конденсаторы можно соединять между собой и такое соединœение называют конденсаторной батареей. При этом возможны варианты:

1. Последовательное

2. Параллельное

3. Смешанное соединœение.

При ( 1 ) этом левая обкладка одного конденсатора соединяется с правой обкладкой другого. При последовательном соединœении независимо от электроемкости заряд на конденсаторе одинаковый.

При последовательном соединœении напряжение на всœей конденсаторной батарее равно сумме напряжений на отдельных конденсаторах этой батареи.

3 ) ; ;

- формула расчета электроемкости конденсаторной батареи при последовательном соединœении.

При последовательном соединœении конденсаторов увеличивается рабочее напряжение конденсаторной батареи, а электроемкость – уменьшается и она становится меньше электроемкости самого маленького конденсатора, включенного в данную батарею.

И – одинаковое.

При параллельном соединœении не зависимо от электроемкости напряжение на конденсаторах одинаковое

Заряд конденсаторной батареи равен сумме зарядов отдельных конденсаторов.

- формула расчета электроемкости при параллельном соединœении.

При параллельном соединœении конденсаторов в батарею электроемкость увеличивается , а рабочее напряжение берется по самому маленькому рабочему напряжению конденсаторов этой батареи.

3. Смешанное соединœение

В случае если крайне важно увеличить рабочее напряжение и электроемкость , то конденсаторы соединяют смешанно. При этом за счёт последовательного соединœения увеличивается рабочее напряжение, а за счёт параллельного - увеличивается электроемкость.

Пример: даны 4 конденсатора с напряжением по 100 В и электроемкостью 4 мкФ каждый, как их соединить , что бы получить рабочее Е в 2 раза больше, а С осталось прежней.

3. Энергия электрического поля, заряженного конденсатора.

При зарядке конденсатора источником тока совершается работа͵ в результате которой на обкладках конденсатора появляются электрические заряды, а между обкладками в диэлектрике – электрическое поле, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ обладает энергией. Совершенная работа при зарядке и энергия электрического поля конденсатора численно равны, в связи с этим энергию электрического поля конденсатора можно рассчитать по совершенной работе при зарядке конденсатора.

- формула расчета энергии электрического поля, заряженного конденсатора

referatwork.ru

Смотрите также

• 
  Реферат эпоха неолита
• 
  Реферат трансакционный анализ
• 
  Реферат опухоли почек
• 
  Реферат о еноте
• 
  Реферат дон кихот
• 
  Реферат афинское воспитание
• 
  Реферат асинхронные машины
• 
  Ресурсы власти реферат
• 
  Рекреационный туризм реферат
• 
  Профилактика ревматизма реферат
• 
  Переработка мусора реферат