Формула для нахождения конденсатора. Коэффициент электростатической емкости. Конденсаторы. Емкость конденсаторов различной геометрической конфигурации. Ёмкость параллельного соединения конденсаторов

Рассмотрим пару плоских, проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу и разделенных изолятором, который может просто быть воздухом. Каждая пластинка, как электрический проводник, будет содержать большое количество мобильных отрицательно заряженных электронов. Верхняя пластина станет положительно заряженной из-за ее нехватки электронов, тогда как избыточные электроны в нижней пластине будут давать отрицательный заряд. Как только это произойдет, питание больше не может обеспечить достаточную энергию для удаления электронов с верхней пластины или нажатия электронов на нижнюю пластину, и пластины называются «заряженными».

Между двумя заряженными пластинами существует электрическое поле. Подобно магнитному полю, электрическое поле не может быть замечено, но может быть описано в терминах движущейся частицы заряда. Кроме того, как и магнитные поля, электрические поля представляют собой линии электрического потока.

Если пластины отсоединены от питания и соединены вместе через резистор, электроны будут пропускать отрицательно заряженную пластину на положительно заряженную пластину. Этот ток погаснет, когда заряды на пластинах будут уменьшены. По мере протекания тока он выделяется как тепло, поэтому можно видеть, что энергия хранится в заряженном конденсаторе.

Ёмкость параллельного соединения конденсаторов

Заряд, накопленный в электрическом поле, может быть измерен в кулонах, то есть ток, который течет для зарядки пластин, умноженных на время, в течение которого происходит поток. Следует, однако, отметить, что при постоянном напряжении питания ток будет уменьшаться по мере увеличения заряда на пластинах, так что пластины не заряжаются постоянным током.

Эта постоянная называется емкостью, а система пластин для хранения заряда называется конденсатором. Символ схемы для конденсатора показан на рисунке. Он будет оставаться заряженным до тех пор, пока не будет предусмотрен путь прохождения тока между пластинами.

Изолирующий материал, который занимает пространство между пластинами конденсатора, называется диэлектриком. Изоляционные материалы не нормализуют электричество, потому что у них нет свободного электрона, который может течь как ток. Однако, если изоляторы подвергаются достаточно высокому электрическому полю, электроны могут быть разорваны свободно, а изоляционные свойства теряются в процессе, называемом диэлектрическим пробоем. Это явление может быть очень серьезным, если изоляция кабеля не удалась.

Градиент потенциала, при котором изолятор выходит из строя, называется его диэлектрической прочностью, и это может быть использовано как показатель того, насколько хорош изолятор. Таблица 1 содержит диэлектрическую прочность нескольких изоляторов. На каком приложенном напряжении можно было бы разрушить конденсатор?

Диэлектрические материалы также могут быть охарактеризованы с точки зрения их относительной диэлектрической проницаемости. Абсолютная диэлектрическая проницаемость материала определяется как отношение заряда на единицу площади на поверхности этого материала к интенсивности создаваемого электрического поля. Относительная диэлектрическая проницаемость определяется как отношение емкости конденсатора к рассматриваемому материалу между его пластинами, к емкости того же конденсатора с вакуумом между его пластиной.

Это соотношение также равно диэлектрической проницаемости диэлектрической проницаемости свободного пространства. Отметим также, что диэлектрическая проницаемость очень похожа на концепцию и название на проницаемость магнитных материалов, однако их нельзя путать. Таблица 2 содержит относительную проницаемость некоторых распространенных диэлектрических материалов.

Рассмотрим три конденсатора параллельно, как показано на рисунке 4, каждый из них будет иметь одинаковое напряжение на нем, а общий заряд будет представлять собой сумму отдельных зарядов. Теперь рассмотрим три конденсатора, соединенных последовательно, как показано на рисунке. Напряжение питания разделено на три конденсатора, и поскольку один и тот же зарядный ток будет протекать через каждый конденсатор, каждый из них будет заряжать один и тот же заряд в одно и то же время.

Рисунок 5: Три последовательных конденсатора. Вычислите эквивалентную емкость конденсаторов 5 мкФ, 10 мкФ и 30 мкФ, соединенных последовательно. Рассчитайте заряд на каждом конденсаторе и разницу потенциалов по каждому. Обратите внимание, что конденсатор с наименьшим значением имеет наибольшее напряжение на нем, и если конденсаторы аналогичным образом сконструированы, они должны быть рассчитаны на самое высокое напряжение. По этой причине конденсаторы не часто соединены последовательно, если они не идентичны.

Емкость параллельного пластинчатого конденсатора зависит от. Сочетание указанных выше факторов дает. Подобно индукторам, которые хранят энергию в магнитном поле, конденсаторы хранят энергию в электрическом поле. Однако, в отличие от катушек индуктивности, конденсаторы могут сохранять энергию, сохраненную после отключения питания, хотя со временем она будет рассеиваться. Энергия, хранящаяся в конденсаторе, может быть задана.

Однако количество энергии, хранящейся в большинстве конденсаторов, невелико, но этого достаточно, чтобы дать человеку шок. Хотя заряд и, следовательно, энергия, будут течь с течением времени, разрядный резистор обычно размещается поперек клемм конденсатора. Такой резистор должен иметь значение, достаточно высокое, чтобы предотвратить протекание через него значительных токов от источника зарядки, но достаточно низкое, чтобы разрядить конденсатор в течение разумного времени. Типичным значением будет 10 МОм.

Следовательно, ток, который изначально большой, отпадает, когда начинается заряд, тогда как напряжение на конденсаторе и заряд на конденсаторе возрастают. Когда переключатель перемещается в положение 2, конденсатор разряжается. Как напряжение, так и ток снижаются по аналогичной кривой, и, как они это делают, заряд, удерживаемый конденсатором, также уменьшается.

Время зарядки и разрядки зависит от постоянной времени цепи, которая определяется. И конденсатор обычно будет разряжаться в течение 5 временных констант. Приравнения для зарядки и разрядки конденсаторов очень похожи на уравнения для кривых роста и распада для индукторов. Они включены здесь для полноты.

Мгновенная зарядка при зарядке. Мгновенный ток при зарядке. Мгновенный заряд при разрядке. Мгновенный ток при разрядке. В электрическом поле есть энергия. Когда кусок янтаря заряжается, протирая шерстяной тряпкой, янтарь способен поднять лист бумаги и нарисовать его себе.

Энергия электрического поля ослаблена. Электростатическая энергия от электрического поля преобразуется в энергию движения. Энергия электрического поля находится в пространстве между янтарем и землей. Он расположен в «линиях электрического поля»: чем плотнее эти линии электрического поля и чем дольше это происходит, тем больше энергии сохраняется в электрическом поле.

Это мера силы электрического поля. Представьте себе две отдельные металлические пластины. Они разделены вакуумом и подключены к напряжению. Затем между пластинами образуется электрическое поле. Эта энергия поступает в две пластины потоком тока, который зарядил их. После того, как электрическое поле будет создано, поток больше не должен течь. Электричество требуется только для строительства электрического поля.

Мы полагаем, что на отрицательной пластине электроны нажимают на поверхность, противоположную положительной пластине. Их привлекает положительное напряжение. С положительной пластины электроны отсасываются. Такая компоновка называется конденсатором. Вместо пластин можно также использовать тонкие листы, а не вакуум в качестве изолятора, можно использовать воздух, пластмассы и другие непроводники. Эта схема используется, в частности, в керамических конденсаторах. С помощью множества слоев и небольшого расстояния могут создаваться более высокие емкости, чем при использовании пластинчатого конденсатора.

Если ток 2 А протекает в блоке питания в течение 10 миллисекунд, заряд от 20 мАс был удален из источника питания в течение этих 10 миллисекунд. Для зарядки конденсатора требуется напряжение. Величина этого всплеска - это заряд. Конденсатор с большей площадью требует большего заряда, который должен быть заряжен до того же напряжения. Его емкость больше.

Емкость конденсатора зависит от конструкции. Для пластинчатых конденсаторов емкость. Это количество заряда, которое может быть принято до тех пор, пока батарея не разрядится. В случае конденсатора величина заряда зависит от напряжения заряда и меньше по величине. Аккумулятор сохраняет свою энергию химически, конденсатор в электрическом поле без преобразования химического вещества.

Каков размер конденсатора, способного доставлять 20 мА, при его падении напряжения всего на 0, 4 В? Ответ: Емкость конденсатора составляет 1, 77 нФ. Отрицательный полюс представляет собой проводящую жидкость, которая находится в абсорбирующей бумаге. Положительный полюс - алюминиевая фольга. Изоляция представляет собой тонкий слой оксида алюминия. Поэтому электролитические конденсаторы имеют соединение «плюс» и «минус». В случае обращения полярности оксидный слой съедается катионами электролита. Ток поднимается, а конденсатор нагревается до испарения электролита.

Тогда конденсатор взорвется. Примечание: Что такое электролит? Электролит представляет собой растворитель, в котором растворяются соли, кислоты и щелочи, которые обеспечивают ионную проводимость. Также: Электролитический конденсатор с фотогалереей. Конденсатор состоит из двух пластинчатых комплектов, которые смешаны в виде гребня. Набор вращающихся пластин можно вкрутить в набор фиксированных пластин. Это увеличивает емкость. Воздух обычно используется в качестве диэлектрика. Ротационные краны используются только для специальных применений.

Также: Переменный конденсатор с фотогалереей. Ток протекает через конденсатор с наложенным напряжением до тех пор, пока пластины не будут электрически заряжены и не предполагают никакой дополнительной зарядки. Одна пластина затем электрически положительна, другая отрицательно заряжена. Постоянная времени τ также отмечает момент времени, в течение которого касательная, применяемая в начале кривой, достигает конечного значения. Фактически, ток со временем уменьшается. В момент включения конденсатор представляет собой короткое замыкание, и, таким образом, будет протекать бесконечно большой ток.