Kondensatorning elektr quvvati qanday? Elektr quvvati. Elektr quvvati birliklari

Kondensatorni tavsiflovchi eng muhim parametrlardan biri uning elektr quvvati (C) dir. Jismoniy miqdor C ga teng:

kondensatorning sig'imi deb ataladi. Bu erda q - kondansatör plitalaridan biridagi zaryad miqdori va uning plitalari orasidagi potentsial farq. Kondensatorning elektr quvvati kondensatorning o'lchamiga va dizayniga bog'liq bo'lgan qiymatdir.

Xuddi shu qurilmaga ega va uning plitalarida teng zaryadga ega bo'lgan kondansatkichlar uchun havo kondensatorining potentsial farqi plitalar orasidagi bo'shliq dielektrik bilan to'ldirilgan kondansatör plitalari orasidagi potentsial farqdan bir necha baravar kam bo'ladi. dielektrik doimiy. Bu shuni anglatadiki, dielektrik (C) bo'lgan kondansatkichning sig'imi havo kondensatorining elektr sig'imidan () marta kattaroqdir:

dielektrikning dielektrik o'tkazuvchanligi qayerda.

Kondensator sig'imining birligi deb bir voltga (SIda) teng potentsial farqga birlik zaryadi (1 S) bilan zaryadlangan kondansatkichning sig'imi deb hisoblanadi. Xalqaro birliklar tizimidagi (SI) kondensatorning (shuningdek, har qanday eklektik sig'imning) sig'im birligi farad (F) dir.

Yassi kondensatorning elektr sig'imi

Yassi plastinkali kondansatör plitalari orasidagi maydon ko'p hollarda bir xil deb hisoblanadi. Bir xillik faqat qirralarning yaqinida buziladi. Parallel plastinkali kondansatkichning sig'imini hisoblashda, odatda, bu chekka effektlar e'tiborga olinmaydi. Plitalar orasidagi masofa ularning chiziqli o'lchamlari bilan solishtirganda kichik bo'lsa, bu mumkin. Bunday holda, tekis kondensatorning sig'imi quyidagicha hisoblanadi:

elektr doimiysi qayerda; S - har bir (yoki eng kichik) plastinkaning maydoni; d - plitalar orasidagi masofa.

N qatlamli dielektrikni o'z ichiga olgan tekis kondansatkichning elektr sig'imi, har birining qalinligi, i-qatlamning mos keladigan dielektrik o'tkazuvchanligi quyidagilarga teng:

Silindrsimon kondansatörning elektr sig'imi

Silindrsimon kondansatörning konstruktsiyasi turli radiusli ikkita koaksiyal (koaksiyal) silindrsimon o'tkazuvchan sirtlarni o'z ichiga oladi, ular orasidagi bo'shliq dielektrik bilan to'ldiriladi. Bunday kondensatorning elektr sig'imi quyidagicha topiladi:

bu erda l - silindrlarning balandligi; - tashqi qoplamaning radiusi; - ichki qoplamaning radiusi.

Sferik kondansatkichning sig'imlari

Sferik kondansatör - bu kondansatkich bo'lib, uning plitalari ikkita konsentrik sferik o'tkazuvchan sirt bo'lib, ular orasidagi bo'shliq dielektrik bilan to'ldirilgan. Bunday kondensatorning sig'imi quyidagicha topiladi:

kondansatör plitalarining radiuslari qayerda.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Elektr quvvati formulasi quyidagicha.

Bu qiymat faradlarda o'lchanadi. Qoida tariqasida, elementning sig'imi juda kichik va pikofaradlarda o'lchanadi.

Muammolar ko'pincha zaryad yoki kuchlanish oshirilsa, kondansatkichning sig'imi qanday o'zgarishini so'raydi. Bu hiyla-nayrang savol. Keling, yana bir o'xshashlik qilaylik.

Tasavvur qiling-a, biz kondensator haqida emas, balki oddiy kavanoz haqida gapiryapmiz. Misol uchun, sizda uch litrli bor. Shunga o'xshash savol: agar siz unga 4 litr suv quysangiz, idishning sig'imi nima bo'ladi? Albatta, suv shunchaki to'kiladi, lekin kavanozning o'lchami hech qanday tarzda o'zgarmaydi.

Kondensatorlar bilan ham xuddi shunday. Zaryad va kuchlanish hech qanday tarzda quvvatga ta'sir qilmaydi. Ushbu parametr faqat haqiqiy jismoniy o'lchamlarga bog'liq.

Formula quyidagicha bo'ladi

Faqat bu parametrlar kondansatkichning haqiqiy elektr quvvatiga ta'sir qiladi.

Har qanday kondansatör texnik parametrlar bilan belgilanadi.

Buni aniqlash qiyin emas. Elektr haqida minimal bilim etarli.

Kondensatorlarni ulash

Kondensatorlar, shuningdek, qarshiliklar ketma-ket yoki parallel ravishda ulanishi mumkin. Bundan tashqari, sxemalarda aralash ulanishlar ham mavjud.

Ko'rib turganingizdek, har ikki holatda ham kondansatörning elektr quvvati boshqacha hisoblanadi. Bu kuchlanish va zaryad uchun ham amal qiladi. Formulalar shuni ko'rsatadiki, kondansatörning elektr quvvati, aniqrog'i, ularning zanjirdagi umumiyligi parallel ulanishda eng katta bo'ladi. Ketma-ket bo'lganda, umumiy sig'im sezilarli darajada kamayadi.

Ketma-ket ulanganda, zaryad bir tekis taqsimlanadi. Hamma joyda bir xil bo'ladi - umumiy va har bir kondansatörda. Va ulanish parallel bo'lganda, umumiy to'lov qo'shiladi. Muammolarni hal qilishda buni yodda tutish muhimdir.

Kuchlanish aksincha hisoblab chiqiladi. Seriyali ulanish bilan biz qo'shamiz va parallel ulanish bilan hamma joyda teng bo'ladi.

Bu erda siz tanlashingiz kerak: agar sizga ko'proq kuchlanish kerak bo'lsa, unda imkoniyatlarni qurbon qiling. Agar sig'im bo'lsa, unda katta kuchlanish bo'lmaydi.

Kondensatorlarning turlari

Ko'p sonli kondensatorlar mavjud. Ular hajmi va shakli jihatidan farq qiladi.

Albatta, har bir kishi uchun quvvat har xil hisoblab chiqiladi.

Yassi kondensatorning elektr sig'imi

Yassi plastinkali kondansatkichning elektr sig'imi eng oson aniqlanadi. Asosan hamma boshqalardan farqli o'laroq, bu formulani eslaydi.

Bu erda hamma narsa jismoniy parametrlarga va plitalar orasidagi muhitga bog'liq.

Bu erda qanday dielektrik yoki material joylashtirilganligi ham katta ahamiyatga ega. Qism sharning kattaligi bo'lgani uchun uning sig'imi radiusga bog'liq.

Silindrsimon shaklda, ichidagi muhitga qo'shimcha ravishda, silindrning radiusi va uzunligi muhim ahamiyatga ega.

Yassi kondansatör shikastlangan bo'lsa, uning elektr quvvati qanday o'zgarishini o'ylab ko'ring? Kondensatorlarning ishlashiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan turli xil nosozliklar mavjud.

Masalan, ular quriydi yoki shishiradi. Shundan so'ng, ular o'rnatilgan qurilmaning normal ishlashi uchun yaroqsiz holga keladi.

Keling, kondansatkichlarning shikastlanishi va ishdan chiqishi misollarini ko'rib chiqaylik. Ularning barchasi bir vaqtning o'zida shishishi mumkin.

Ba'zan faqat bir nechtasi muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Bu kondensatorlar turli xil parametrlarga yoki sifatga ega bo'lganda sodir bo'ladi.

Zararning aniq misoli (shish, yorilish va tarkibni chiqarish).

Agar siz bunday lentalarni ko'rsangiz, bu juda katta zarar. Bundan yomonroq bo'lishi mumkin emas edi.

Agar siz qurilmada (masalan, kompyuterdagi video kartada) bunday shishgan kondansatörlarni ko'rsangiz, bu qismni almashtirish haqida o'ylash uchun sababdir.

Bunday muammolarni faqat shunga o'xshash qism bilan almashtirish orqali bartaraf etish mumkin. Barcha parametrlaringiz birdan biriga mos kelishi kerak. Aks holda, ish noto'g'ri yoki juda qisqa muddatli bo'lishi mumkin.

Kondensatorlarni taxtaga zarar bermasdan ehtiyotkorlik bilan almashtirish kerak. Haddan tashqari qizib ketmaslik uchun siz tezda eritishingiz kerak. Agar buni qanday qilishni bilmasangiz, ta'mirlash uchun qismni olish yaxshiroqdir.

Yo'q qilishning asosiy sababi - kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qarish yoki yuqori qarshilik holatida yuzaga keladigan haddan tashqari issiqlik.

Ta'mirlashni kechiktirmaslik tavsiya etiladi. Zararlangan kondansatörler sig'imda o'zgarganligi sababli, ular joylashgan qurilma g'ayritabiiy ishlaydi. Va vaqt o'tishi bilan bu muvaffaqiyatsizlikka olib kelishi mumkin.

Agar video kartangizdagi kondansatkichlar shishgan bo'lsa, ularni o'z vaqtida almashtirish vaziyatni to'g'irlashi mumkin. Aks holda, chip yoki boshqa narsa yonib ketishi mumkin. Bunday holda, ta'mirlash juda qimmat yoki hatto imkonsiz bo'ladi.

Ehtiyot choralari

Yuqorida bir banka suv bilan bir misol bor edi. Agar ko'proq suv quysangiz, suv to'kiladi, deyilgan. Endi kondensatordagi elektronlar qayerda "oqishi" mumkinligini o'ylab ko'ring? Axir, u butunlay muhrlangan!

Agar siz kondansatör uchun mo'ljallangan kontaktlarning zanglashiga olib keladiganidan ko'ra ko'proq oqim qo'ysangiz, u zaryadlangandan so'ng, ortiqcha narsa biron bir joyga qochishga harakat qiladi. Ammo bo'sh joy yo'q. Natijada portlash bo'ladi. Zaryad biroz ortiqcha bo'lsa, kichik pop bo'ladi. Ammo agar siz kondensatorga juda ko'p miqdordagi elektronlarni qo'llasangiz, u shunchaki buziladi va dielektrik oqib chiqadi.

Ehtiyot bo'ling!

Asosiy maktab fizikasi kursida siz allaqachon kondansatör - elektr zaryadlarini to'plash uchun mo'ljallangan qurilma bilan tanishdingiz.
Masalan, tekis kondansatör (54.1-rasm) ikkita parallel plastinkadan iborat bo'lib, ularning orasidagi masofa ularning o'lchamlaridan ancha kichikdir. Ushbu plitalarga kondansatör plitalari deyiladi.

Kondensatorning plitalari orasida dielektrik mavjud. Bu, masalan, havo bo'lishi mumkin. Ammo ko'pincha plitalar orasidagi bo'shliq suyuq yoki qattiq dielektrik bilan to'ldiriladi.

Agar siz kondansatör plitalariga kattaliklari teng, lekin ishorasi qarama-qarshi bo'lgan elektr zaryadlarini bersangiz, u holda bu zaryadlar tomonidan yaratilgan maydon deyarli butunlay plitalar o'rtasida to'plangan bo'ladi (51.6-rasmga qarang).

Kondensatorning zaryadi - bu har qanday plitalarning zaryad moduli (esda tutingki, kondansatör plitalaridagi qarama-qarshi zaryadlar kattalik jihatidan tengdir).

Agar siz kondansatör plitalarining zaryadlarini, masalan, 3 marta oshirsangiz, plitalar orasidagi maydon kuchi ham 3 baravar ortadi. Bu shuni anglatadiki, maydonning zaryadni bir plastinkadan ikkinchisiga o'tkazish ishi 3 barobar ortadi. Shunday qilib, plitalar orasidagi kuchlanish ham 3 barobar ortadi.

Ushbu mulohazalar shuni ko'rsatadiki, kondansatör plitalari orasidagi kuchlanish kondansatör zaryadiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Shuning uchun kondansatör zaryadining q ning uning plitalari orasidagi kuchlanish U ga nisbati na zaryadga, na kuchlanishga bog'liq emas. Shuning uchun bu nisbat kondensatorning o'ziga xos xususiyati hisoblanadi.

Kondensator zaryadining uning plitalari orasidagi kuchlanishga nisbati elektr sig'imi deb ataladi:

Elektr quvvati birligi. Elektr quvvatining birligi 1 farad (F). Bu birlik ingliz olimi Maykl Faraday sharafiga nomlangan.

1F = 1 C / 1 V.

Agar kondansatör 1 F elektr quvvatiga ega bo'lsa, u holda 1 C zaryad bilan uning plitalari orasidagi kuchlanish 1 V ga teng. Bu juda katta elektr quvvati, shuning uchun amaliy maqsadlarda mikrofaradlar (10) kabi elektr quvvati birliklari. -6 F) va pikofaradlar (1 pF = 10 -12) ishlatiladi F).

1. Kondensatorning elektr sig'imi 5 mkF va plitalar orasidagi kuchlanish 200 V bo'lsa, uning zaryadi qanday bo'ladi?

2. Kondensatorning elektr sig'imi qanday o'zgaradi, agar:
a) kondansatör zaryadini 2 marta oshiring?
b) kondansatör plitalari orasidagi kuchlanishni 3 marta kamaytiring?

Yassi kondansatörning elektr quvvati nimaga bog'liq?

Keling, tajribani qo'yaylik
Keling, maktab ko'rgazmali kondansatkichning plitalaridan birini elektrometr korpusiga, ikkinchisini esa uning tayog'iga ulaymiz (54.2-rasm, a).

Keling, kondansatkichni zaryad qilamiz va plitalarni bir-biriga yaqinlashtirishni boshlaymiz. Biz elektrometr ko'rsatkichlari kamayib borayotganini ko'ramiz (54.2-rasm, b). Bu shuni anglatadiki, plitalar orasidagi potentsial farq (kuchlanish) kamayadi.

Plitalarning zaryadi o'zgarmaganligi sababli, C = q / U formulasidan kelib chiqadiki, plitalar orasidagi masofa kamayishi bilan kondansatörning elektr quvvati ortadi.

Agar kondansatör plitalari orasidagi doimiy masofada ular orasiga dielektrik kiritilsa (masalan, organik shisha varag'i), unda plitalar orasidagi potentsial farq kamayadi. Bu kondensatorning sig'imi oshganligini ko'rsatadi.

Kondensator plitalarining maydonini o'zgartirib, biz plitalarning maydoni oshgani sayin, kondansatkichning sig'imi oshishini ko'ramiz.

Aniqroq tajribalar va hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, tekis kondansatörning elektr quvvati formula bilan ifodalanadi.

C = (e 0 S)/d, (2)

Bu erda S - plitalardan birining maydoni, d - ular orasidagi masofa, e - ular orasidagi bo'shliqni to'ldiruvchi dielektrikning dielektrik o'tkazuvchanligi, e 0 = 8,85 * 10 -12 C 2 / (N * m 2) ) (elektr doimiysi deb ataladigan) .

3. Kondensatorning elektr sig'imi qanday o'zgaradi, agar:
a) uning plitalari maydonini 3 marta oshiring?
b) plitalar orasidagi masofani 2 marta qisqartirish kerakmi?
v) plitalar orasidagi bo'shliqni dielektrik o'tkazuvchanligi e = 4 bo'lgan dielektrik bilan to'ldiring?

Kondensatordagi kuchlanish va uning plitalari orasidagi maydon kuchi o'rtasidagi bog'liqlik. Yassi kondansatör plitalari orasidagi bo'shliqda elektr maydonini deyarli bir xil deb hisoblash mumkin. Shuning uchun, agar ular orasidagi masofani d bilan belgilasak, quyidagi munosabatni olamiz (53-§ ga qarang):

4. Yassi kondensatorning elektr quvvati 20 pF, plitalar orasidagi maydon kuchi 50 kV/m, plitalar orasidagi masofa 5 mm bo'lsa, uning zaryadi qancha bo'ladi?

5. Yassi kondansatör plitalari orasidagi masofa doimiy zaryad bilan 3 marta oshirildi. Plitalar orasidagi kuchlanish va maydon kuchi qanday o'zgargan?

2. Zaryadlangan kondensatorning energiyasi

Keling, tajribani qo'yaylik
Zaryadlangan kondensator plitalarini akkor lampochka orqali ulaymiz. Kondensator zaryadsizlanganda, lampochkaning miltillashini ko'ramiz. Bu shuni anglatadiki, zaryadlangan kondansatör energiyaga ega.

Aytaylik, biz zaryadlangan kondensatorning plitalarini bir-biridan ajratib turamiz, ular orasidagi dastlabki masofa deyarli nolga teng. Plitalarni bir-biridan itarib, biz ijobiy ish qilamiz, chunki qarama-qarshi zaryadlangan plitalar bir-birini tortadi. Bunday holda, energiyani saqlash qonuniga ko'ra, kondansatörning potentsial energiyasi ortadi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, u oshadi

bu erda q - plastinka zaryadlash moduli (kondensator zaryadi), U - uning plitalari orasidagi kuchlanish. Bu zaryadlangan kondensatorning energiyasi.

Formula (3) ning ½ koeffitsienti kondansatör plitalarini bir-biridan uzoqlashtirish orqali biz ularning har birini bitta (boshqa) plastinkaning zaryadidan hosil bo'lgan maydonga siljitishimiz bilan bog'liq. Va bitta plastinka tomonidan yaratilgan maydon kuchi plitalar orasidagi maydon kuchi modulidan 2 baravar kam.

6. Zaryadlangan kondensatorning energiyasi ham formulalar bilan ifodalanishini isbotlang

Wp = q 2 /2C, (4)
Wp = CU 2/2. (5)

Ishora. C = q/U formulasidan foydalaning.

(4) formuladan zaryadlangan kondensatorning energiyasi uning elektr quvvatiga teskari proportsional ekanligi, formula (5) dan esa, aksincha, elektr sig'imiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional ekanligi kelib chiqadi. Bu formulalar bir-biriga zid emasmi?

Bu savolga javob berish uchun, uning elektr quvvati o'zgarganda, kondansatör energiyasi qanday o'zgarishini ko'rib chiqing. Elektr quvvati o'zgartirilishi mumkin bo'lgan kondansatörler, ayniqsa radiotexnikada keng qo'llaniladi: masalan, ular radio qabul qilgichni ma'lum bir radiostansiyaning to'lqiniga sozlash uchun ishlatiladi (bu haqda 11-yilda batafsil aytib beramiz. sinf fizika kursi). Bunday kondansatörler o'zgaruvchan kondansatörler deb ataladi.

Misol uchun, yuqorida tavsiflangan tajribada (54.2-rasmga qarang), uning plitalari bir-biriga yaqinlashganda, kondansatörning elektr quvvati ortdi.

Kondensator energiyasining uning elektr quvvatiga bog'liqligini o'rganayotganda, elektr quvvati o'zgarganda qaysi qiymat o'zgarmasligini hisobga olish juda muhim: kondansatör zaryadi yoki uning plitalari orasidagi kuchlanish.

7. Kondensatorning elektr quvvati doimiy zaryad bilan 3 barobar ortadi.
a) (4) formuladan foydalanib, kondansatör energiyasining o'zgarishini toping.
b) Kondensator plitalari orasidagi kuchlanish qanday o'zgargan?
c) (5) formuladan foydalanib, kondansatör energiyasining o'zgarishini toping.

8. Plitalar orasidagi doimiy kuchlanishda kondansatkichning elektr quvvati 3 barobar ortadi.
a) (5) formuladan foydalanib, kondansatör energiyasining o'zgarishini toping.
b) Kondensatorning zaryadi qanday o'zgargan?
c) (4) formuladan foydalanib, kondansatör energiyasining o'zgarishini toping.

Shunday qilib, (4) va (5) formulalar o'rtasida hech qanday qarama-qarshilik yo'qligini ko'ramiz: bu formulalarning ikkalasi ham kondansatör energiyasining bir xil qiymatini beradi, agar kondansatör zaryadi va uning orasidagi kuchlanishni hisobga olsak. plitalar C = q / U munosabati bilan bog'liq.

3. Elektr maydon energiyasi

Elektr maydonidagi zaryadlarning potentsial energiyasini elektr maydonining energiyasi deb hisoblash muhimdir. Zaryadlar bir-biriga nisbatan harakat qilganda, bu zaryadlar tomonidan yaratilgan elektr maydonining energiyasi o'zgaradi.

Misol uchun, kondansatörning zaryadlangan plitalarini bir-biridan ajratishda biz ijobiy ish qilamiz, chunki plitalar bir-birini tortadi. Energiyaning saqlanish qonuniga ko'ra bajarilgan ish elektr maydoni energiyasining ortishiga teng. Plitalar orasidagi masofani oshirib, biz elektr maydoni egallagan bo'shliq hajmini oshiramiz: 54.3-rasm, a, b da aniqlik uchun elektr maydoni egallagan bo'shliqning maydoni yorug'lik bilan ta'kidlangan.


Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, bir xil maydon uchun ma'lum bir fazodagi elektr maydonining energiyasi ushbu mintaqaning hajmiga va maydon kuchining kvadratiga proportsionaldir.

Qo'shimcha savollar va topshiriqlar

9. Havo kondensatorining barcha o'lchamlari 2 barobar qisqartirildi va keyin uning plitalari orasidagi bo'shliq dielektrik bilan to'ldirildi.
a) Kondensatorning o'lchami kamayishi tufayli uning elektr sig'imi qanday o'zgargan?
b) Plitalar orasidagi bo'shliqni u bilan to'ldirgandan so'ng, kondensatorning elektr sig'imining qiymati dastlabki qiymatga teng bo'lsa, dielektrikning dielektrik o'tkazuvchanligi qanday bo'ladi?

10. Havo kondensatorining vertikal plitalari orasidagi ipga kichik zaryadlangan shar osilgan. To'pning massasi 0,2 g, zaryadi 30 nC, plitalar orasidagi masofa 5 sm.Ip vertikaldan 30º burchak ostida buriladi.
a) Chizmaga to'pga ta'sir etuvchi barcha kuchlarni chizing.
b) Elektrostatik maydonda to'pga qanday kuch ta'sir qiladi?
v) Kondensator plitalari orasidagi maydon kuchi qanday?
d) Kondensator plitalari orasidagi potensiallar farqi nimaga teng?

11. Yassi kondansatör plitalari orasidagi bo'shliq dielektrik bilan to'ldirilgan bo'lib, uning dielektrik o'tkazuvchanligi 7. Kondensator plitalarining zaryadlari o'zgarishsiz qoladi. Dielektrikni olib tashlaganingizda u qanday o'zgaradi:
a) kondensatorning elektr sig'imi?
b) uning plitalari orasidagi potensiallar farqi?
c) kondansatör energiyasi?

12. Havo kondensatorining plitalari orasidagi bo'shliq dielektrik o'tkazuvchanligi e bo'lgan dielektrik bilan to'ldiriladi va plitalar orasidagi masofa 2 marta qisqaradi. Bunday holda, plitalar orasidagi potentsial farq doimiy ravishda saqlanadi.
a) Kondensatorning sig'imi qanday o'zgaradi?
b) Kondensatorning zaryadi qanday o'zgaradi?
v) Kondensatorning energiyasi qanday o'zgaradi?

« Fizika - 10-sinf"

Qanday sharoitda o'tkazgichlarda katta elektr zaryadi to'planishi mumkin?

Jismlarni elektrlashtirishning har qanday usuli bilan - ishqalanish, elektrostatik mashina, galvanik element va boshqalar yordamida - dastlab neytral jismlar zaryadlangan zarralarning bir qismi bir tanadan ikkinchisiga o'tishi sababli zaryadlanadi.
Odatda bu zarralar elektronlardir.

Ikki o'tkazgich elektrlashtirilganda, masalan, elektrostatik mashinadan, ulardan biri +q, ikkinchisi esa -q zaryad oladi.
Supero'tkazuvchilar o'rtasida elektr maydoni paydo bo'ladi va potentsial farq (kuchlanish) paydo bo'ladi.
Supero'tkazuvchilar zaryadining ortishi bilan ular orasidagi elektr maydoni ortadi.

Kuchli elektr maydonida (yuqori kuchlanishda va shunga mos ravishda yuqori intensivlikda) dielektrik (masalan, havo) o'tkazuvchan bo'ladi.
Deb atalmish sindirish dielektrik: o'tkazgichlar orasiga uchqun otilib chiqadi va ular zaryadsizlanadi.
O'tkazgichlar orasidagi kuchlanish ularning zaryadlari ortishi bilan qanchalik kam bo'lsa, ularda ko'proq zaryad to'planishi mumkin.

Elektr quvvati.

Ikki o'tkazgichning elektr zaryadini to'plash qobiliyatini tavsiflovchi fizik miqdorni kiritamiz.
Bu miqdor deyiladi elektr quvvati.

Ikki o'tkazgich orasidagi kuchlanish U o'tkazgichlarda joylashgan elektr zaryadlariga mutanosibdir (birida +|q|, ikkinchisida -|q|).
Haqiqatan ham, agar zaryadlar ikki baravar ko'paytirilsa, u holda elektr maydonining kuchi 2 baravar ko'payadi, shuning uchun zaryadni ko'chirishda maydon tomonidan bajarilgan ish 2 barobar ortadi, ya'ni kuchlanish 2 baravar ortadi.

Shuning uchun o'tkazgichlardan birining q zaryadining (ikkinchisi bir xil kattalikdagi zaryadga ega) ushbu o'tkazgich va qo'shni o'rtasidagi potentsial farqga nisbati zaryadga bog'liq emas.

O'tkazgichlarning geometrik o'lchamlari, ularning shakli va nisbiy holati, shuningdek, atrof-muhitning elektr xususiyatlari bilan belgilanadi.

Bu bizga ikkita o'tkazgichning elektr quvvati tushunchasini kiritish imkonini beradi.

Ikki o'tkazgichning elektr quvvati o'tkazgichlardan birining zaryadining ular orasidagi potentsial farqga nisbati:

Izolyatsiya qilingan o'tkazgichning elektr quvvati, agar boshqa barcha o'tkazgichlar cheksiz bo'lsa va cheksiz nuqtaning potentsiali nolga teng bo'lsa, o'tkazgichning zaryadining uning potentsialiga nisbati tengdir.

+|q| zaryadlanganda o'tkazgichlar orasidagi kuchlanish U qanchalik past bo'lsa va -|q|, o'tkazgichlarning elektr quvvati qanchalik katta bo'lsa.

Katta zaryadlar dielektrik parchalanishga olib kelmasdan o'tkazgichlarda to'planishi mumkin.
Ammo elektr quvvatining o'zi na o'tkazgichlarga berilgan zaryadlarga, na ular orasidagi kuchlanishga bog'liq emas.

Elektr quvvati birliklari.

Formula (14.22) elektr quvvati birligini kiritish imkonini beradi.

Ikki o'tkazgichning elektr sig'imi son jihatdan birlikka teng, agar ularga zaryad berilganda+1 Cl Va-1 Kl ular o'rtasida potentsial farq paydo bo'ladi 1 V.

Bu birlik deyiladi farad(F); 1 F = 1 C/V.

1 C ning zaryadi juda katta bo'lganligi sababli, 1 F ning sig'imi juda katta bo'lib chiqadi.
Shuning uchun amalda ushbu birlikning fraktsiyalari tez-tez ishlatiladi: mikrofarad (mF) - 10 -6 F va pikofarad (pF) - 10 -12 F.

Supero'tkazuvchilarning muhim xarakteristikasi - elektr quvvati.
Supero'tkazuvchilarning elektr quvvati kattaroq bo'lsa, ularga qarama-qarshi belgilarning zaryadlari berilganda ular orasidagi potentsial farq shunchalik kichik bo'ladi.

Kondensatorlar.

Har qanday radio qabul qiluvchida juda yuqori elektr quvvatiga ega o'tkazgichlar tizimini topishingiz yoki uni do'konda xarid qilishingiz mumkin. U kondansatör deb ataladi. Endi siz bunday tizimlar qanday tuzilganligini va ularning elektr quvvati nimaga bog'liqligini bilib olasiz.

Ikki o'tkazgichli tizimlar deyiladi kondansatörler. Kondensator dielektrik qatlam bilan ajratilgan ikkita o'tkazgichdan iborat bo'lib, ularning qalinligi o'tkazgichlarning o'lchamiga nisbatan kichikdir. Bu holda o'tkazgichlar chaqiriladi astarlar kondansatör.

Eng oddiy tekis kondansatör bir-biridan kichik masofada joylashgan ikkita bir xil parallel plitalardan iborat (14.33-rasm).
Agar plitalarning zaryadlari kattaligi bo'yicha teng va ishorasi bo'yicha qarama-qarshi bo'lsa, u holda elektr maydon chiziqlari kondensatorning musbat zaryadlangan plastinkasidan boshlanadi va manfiy zaryadlanganida tugaydi (14.28-rasm). Shuning uchun, deyarli butun elektr maydoni kondansatör ichida to'plangan va bir xilda.

Kondensatorni zaryad qilish uchun siz uning plitalarini kuchlanish manbasining qutblariga, masalan, batareyaning qutblariga ulashingiz kerak. Bundan tashqari, birinchi plitani batareyaning qutbiga ulashingiz mumkin, uning boshqa qutbi erga ulangan va kondansatkichning ikkinchi plitasini erga ulashingiz mumkin. Keyin erga ulangan plastinkada ishoraga qarama-qarshi va kattaligi asoslanmagan plastinkaning zaryadiga teng bo'lgan zaryad qoladi. Xuddi shu modulli zaryad yerga tushadi.

ostida kondansatör zaryadi plitalardan birining zaryadining mutlaq qiymatini tushunish.

Kondensatorning elektr quvvati (14.22) formula bilan aniqlanadi.

Atrofdagi jismlarning elektr maydonlari deyarli kondansatör ichiga kirmaydi va uning plitalari orasidagi potentsial farqga ta'sir qilmaydi. Shuning uchun, kondansatkichning elektr quvvati uning yaqinidagi boshqa jismlarning mavjudligidan deyarli mustaqildir.

Yassi kondensatorning elektr quvvati.

Yassi kondensatorning geometriyasi uning plitalarining maydoni S va ular orasidagi masofa d bilan to'liq aniqlanadi. Yassi plastinkali kondansatkichning sig'imi ushbu qiymatlarga bog'liq bo'lishi kerak.

Plitalarning maydoni qanchalik katta bo'lsa, ularda to'planishi mumkin bo'lgan zaryad shunchalik ko'p bo'ladi: q~S. Boshqa tomondan, (14.21) formula bo'yicha plitalar orasidagi kuchlanish ular orasidagi d masofaga proportsionaldir. Shuning uchun imkoniyatlar

Bundan tashqari, kondansatkichning sig'imi plitalar orasidagi dielektrikning xususiyatlariga bog'liq. Dielektrik maydonni zaiflashtirganligi sababli, dielektrik mavjudligida elektr quvvati ortadi.

Keling, fikrlashimiz natijasida olingan bog'liqliklarni eksperimental ravishda sinab ko'raylik. Buning uchun plitalar orasidagi masofani o'zgartirish mumkin bo'lgan kondansatkichni va tuproqli korpusli elektrometrni oling (14.34-rasm). Elektrometr korpusi va tayog'ini o'tkazgichli kondansatör plitalariga ulaymiz va kondansatkichni zaryad qilamiz. Buni amalga oshirish uchun elektrlashtirilgan tayoq bilan rodga ulangan kondansatör plitasiga teginish kerak. Elektrometr plitalar orasidagi potentsial farqni ko'rsatadi.

Plitalarni bir-biridan ajratib, biz topamiz potentsial farqning oshishi. Elektr quvvatining ta'rifiga ko'ra (formulaga qarang (14.22)), bu uning pasayishini ko'rsatadi. Qaramlikka (14.23) muvofiq, elektr quvvati chindan ham plitalar orasidagi masofa ortib borishi bilan kamayishi kerak.

Kondensator plitalari orasiga organik shisha kabi dielektrik plastinka qo'yish orqali biz topamiz. potentsial farqning kamayishi. Demak, Bu holda tekis kondansatkichning elektr quvvati ortadi. Plitalar orasidagi masofa d juda kichik, S maydoni esa katta bo'lishi mumkin. Shuning uchun, kichik o'lchamli kondansatör katta elektr quvvatiga ega bo'lishi mumkin.

Taqqoslash uchun: 1 F elektr quvvati va plitalar orasidagi masofa d = 1 mm bo'lgan tekis kondansatör plitalari o'rtasida dielektrik bo'lmasa, u S = 100 km 2 plastinka maydoniga ega bo'lishi kerak.

Bundan tashqari, kondansatkichning sig'imi plitalar orasidagi dielektrikning xususiyatlariga bog'liq. Dielektrik maydonni zaiflashtirganligi sababli, dielektrik ishtirokida elektr sig'imi ortadi: bu erda e - dielektrikning dielektrik o'tkazuvchanligi.

Kondensatorlarning ketma-ket va parallel ulanishlari. Amalda, kondensatorlar ko'pincha turli yo'llar bilan ulanadi. 14.40-rasmda ko'rsatilgan ketma-ket ulanish uchta kondansatör.

Agar 1 va 2 nuqtalar kuchlanish manbaiga ulangan bo'lsa, u holda zaryad +qy C1 kondansatkichning chap plastinkasiga S3 kondansatkichning o'ng plastinkasiga o'tkaziladi - zaryad -q. Elektrostatik induktsiya tufayli C1 kondansatkichning o'ng plitasi -q zaryadiga ega bo'ladi va C1 va C2 ​​kondansatörlarining plitalari ulanganligi sababli va kuchlanish ulangunga qadar elektr neytral bo'lganligi sababli, zaryadning saqlanish qonuniga ko'ra, a C2 kondensatorining chap plastinkasida +q zaryadi paydo bo'ladi va hokazo. Bunday ulanishga ega bo'lgan barcha kondansatör plitalari modul bo'yicha bir xil zaryadga ega bo'ladi:

q = q 1 = q 2 = q 3.

Ekvivalent elektr quvvatini aniqlash, bir xil potentsial farqda, kondansatkichlar tizimi bilan bir xil q zaryadini to'playdigan kondansatörning elektr quvvatini aniqlashni anglatadi.

Potensial farq ph1 - ph2 har bir kondansatör plitalari orasidagi potentsial farqlarning yig'indisidir:

ph 1 - ph 2 = (ph 1 - ph A) + (ph A - ph B) + (ph B - ph 2),
yoki U = U 1 + U 2 + U 3.

(14.23) formuladan foydalanib, biz yozamiz:

14 41-rasmda diagramma ko'rsatilgan parallel ulangan kondansatörler. Barcha kondensatorlarning plitalari orasidagi potentsial farq bir xil va teng:

ph 1 - ph 2 = U = U 1 = U 2 = U 3.

Kondensator plitalaridagi zaryadlar

q 1 = C 1 U, q 2 = C 2 U, q 3 = C 3 U.

Imkoniyati C bo'lgan ekvivalent kondansatörda bir xil potentsial farqdagi plitalardagi ekvivalent zaryad

q = q 1 + q 2 + q 3.

Elektr quvvati uchun (14.23) formula bo'yicha biz yozamiz: C eq U = C 1 U + C 2 U + C 3 U, shuning uchun C eq = C 1 + C 2 + C 3 va umumiy holatda

Har xil turdagi kondansatörler.

Maqsadlariga qarab, kondansatörler turli xil dizaynlarga ega. An'anaviy texnik qog'oz kondansatörü bir-biridan va metall korpusdan parafin bilan singdirilgan qog'oz chiziqlar bilan izolyatsiya qilingan ikkita alyuminiy folga chizig'idan iborat. Chiziqlar va lentalar kichik paketga mahkam o'raladi.

Radiotexnikada o'zgaruvchan elektr quvvati kondensatorlari keng qo'llaniladi (14.35-rasm). Bunday kondansatör metall plitalarning ikkita tizimidan iborat bo'lib, tutqich aylantirilganda bir-biriga mos kelishi mumkin. Bunday holda, plitalarning bir-birining ustiga chiqadigan qismlarining joylari va natijada ularning elektr quvvati o'zgaradi. Bunday kondensatorlardagi dielektrik havodir.

Plitalar orasidagi masofani qisqartirish orqali elektr quvvatining sezilarli o'sishi elektrolitik kondansatkichlar deb ataladigan (14.36-rasm) erishiladi. Ulardagi dielektrik - bu plitalardan birini qoplaydigan juda nozik oksidli plyonka (folga chizig'i). Boshqa qoplama maxsus moddaning (elektrolit) eritmasiga namlangan qog'ozdir.

Kondensatorlar elektr zaryadini saqlashga imkon beradi. Yassi kondansatörning elektr quvvati plitalarning maydoniga proportsional va plitalar orasidagi masofaga teskari proportsionaldir. Bundan tashqari, bu plitalar orasidagi dielektrikning xususiyatlariga bog'liq.

Ikkita zaryadlangan o'tkazgichni ko'rib chiqing. Faraz qilaylik, ularning birida boshlangan barcha kuch chiziqlari ikkinchisida tugaydi. Buning uchun, albatta, ular teng va qarama-qarshi ishorali zaryadlarga ega bo'lishi kerak. Ikki o'tkazuvchi jismning bunday tizimiga kondansatör deyiladi.

Kondensatorlarga misollar. Kondensatorlarga misol sifatida ikkita konsentrik o'tkazuvchan sfera (sferik yoki sharsimon, kondansatör), ikkita parallel tekis o'tkazgich plitalari, agar ular orasidagi masofa plitalarning (tekis kondensator) o'lchamiga nisbatan kichik bo'lsa, ikkita koaksial o'tkazuvchan silindrni o'z ichiga oladi. ularning uzunligi silindrlar orasidagi bo'shliqqa nisbatan katta (silindrsimon kondansatör).

Kondensatorni tashkil etuvchi ikkita o'tkazgich uning plitalari deb ataladi.

Guruch. 41. Sferik, tekis va silindrsimon kondansatkichlardagi elektr maydoni

Bunday tizimlarning barchasida plitalarga teng kattalikdagi va qarama-qarshi ishorali zaryadlar berilganda, elektr maydoni deyarli butunlay plitalar orasidagi bo'shliqda joylashgan (41-rasm). Texnologiyada ishlatiladigan ba'zi kondensatorlarning ko'rinishi shaklda ko'rsatilgan. 42.

Kondensatorning asosiy xarakteristikasi elektr sig'imi yoki oddiygina sig'im C bo'lib, ulardan birining zaryadining nisbati sifatida aniqlanadi.

Plitalar orasidagi potentsial farqga, ya'ni kuchlanishga:

Plitalar bo'yicha zaryadlarning taqsimlanishi zaryad katta yoki kichik bo'lishidan qat'i nazar, bir xil bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, maydon kuchi va shuning uchun plitalar orasidagi potentsial farq kondansatkichga berilgan zaryadga mutanosibdir. Shuning uchun kondensatorning sig'imi uning zaryadiga bog'liq emas.

Guruch. 42. Ayrim kondensatorlarning elektr sxemalaridagi konstruktsiyasi, ko'rinishi va belgilari

Vakuumda sig'im faqat kondansatörning geometrik xususiyatlari, ya'ni plitalarning shakli, o'lchami va nisbiy holati bilan belgilanadi.

Imkoniyatlar birliklari. SIda elektr sig'imning birligi faraddir.Kondensatorning sig'imi 1 F bo'lib, uning plitalari orasida 1 C zaryad qo'yilganda 1 V kuchlanish o'rnatiladi:

SGSE birliklarining mutlaq elektrostatik tizimida elektr quvvati uzunlik o'lchamiga ega va santimetr bilan o'lchanadi:

Amalda biz odatda sig'imi 1 F dan sezilarli darajada kam bo'lgan kondansatörler bilan shug'ullanishimiz kerak. Shuning uchun bu birlikning fraktsiyalari - mikrofaradlar (mF) va pikofaradlar ishlatiladi. Farad va santimetr o'rtasidagi munosabatni o'rnatish oson, chunki buni hisobga olsak

Kondensatorning elektr quvvati va geometriyasi. Kondensator sig'imining uning geometrik xususiyatlariga bog'liqligini oddiy tajribalar orqali osongina ko'rsatish mumkin. Buning uchun biz ikkita tekis plastinkaga ulangan elektrometrdan foydalanamiz, ular orasidagi masofani o'zgartirish mumkin (43-rasm). Plitalarning zaryadlari teng bo'lishi va butun maydon faqat ular o'rtasida to'plangan bo'lishi uchun ikkinchi plastinka va elektrometr tanasi erga ulangan bo'lishi kerak. Elektrometr ignasining egilishi plitalar orasidagi kuchlanish bilan mutanosibdir. Agar siz kondansatör plitalarini harakatlantirsangiz yoki ajratsangiz, u holda doimiy zaryad bilan kuchlanish mos ravishda kamayadi yoki ortadi: plitalar orasidagi masofa qanchalik kichik bo'lsa, sig'im shunchalik katta bo'ladi. Xuddi shunday, siz uning plitalarining maydoni qanchalik katta bo'lsa, kondansatkichning sig'imi qanchalik katta bo'lishiga ishonch hosil qilishingiz mumkin. Buning uchun siz oddiygina plitalarni ular orasidagi doimiy bo'shliq bilan siljitishingiz mumkin.

Guruch. 43. Kondensatorning sig'imi plitalar orasidagi masofaga bog'liq

Parallel plastinkali kondansatkichning sig'imi. Yassi kondansatör sig'imi uchun formulani olamiz. Uning plitalari orasidagi maydon bir xil bo'lib, plitalarning chetiga yaqin joylashgan kichik joydan tashqari. Shuning uchun plitalar orasidagi kuchlanish ular orasidagi masofada E maydon kuchining mahsulotiga teng bo'ladi: E maydon kuchini topish uchun siz (1) § 6 formuladan foydalanishingiz mumkin, u E ni o'tkazgich yuzasi yaqinida bog'laydi. Zaryadning sirt zichligi c: Zaryad taqsimoti bir xil ekanligini hisobga olib, kondansatör zaryadi va plastinkaning maydoni bo'yicha a ni ifodalaymiz, bu ishlatiladigan maydonning bir xilligi taxminiga mos keladi: Berilgan munosabatlarni quyidagiga almashtiramiz. sig'imning umumiy ta'rifi (1), biz topamiz

SIda, bu erda parallel plastinkali kondansatkichning sig'imi shaklga ega

SGSE birliklari tizimida k = 1 va

Sferik kondansatkichning sig'imi. To'liq shunga o'xshash tarzda, radiusli ikkita zaryadlangan konsentrik sharlar orasidagi bo'shliqdagi elektr maydonini hisobga olgan holda, biz sharsimon kondansatkichning sig'imi formulasini olishimiz mumkin.U erda maydon kuchi bir zaryadlangan to'p bilan bir xil bo'ladi. radiusi.Shuning uchun radius plitalari orasidagi kuchlanish rost

Imkoniyat ifodasini (1) formulaga almashtirish orqali olamiz:

Yakka o'tkazgichning sig'imi. Ba'zan yolg'iz o'tkazgichning sig'imi tushunchasi kondansatkichning cheklash holatini ko'rib chiqish orqali kiritiladi, uning plitalaridan biri abadiylikka chiqariladi. Xususan, yakka o'tkazuvchan to'pning sig'imi chegaraga o'tish natijasida (5) olinadi, bu ichki plastinkaning doimiy radiusi bilan tashqi plastinka radiusining cheksiz o'sishiga to'g'ri keladi.

Yakka sferaning sig'imi uning radiusiga teng bo'lgan SGSE birliklar tizimida. Agar o'tkazgich sferik bo'lmagan shaklga ega bo'lsa, uning sig'imi xarakterli chiziqli o'lchamga teng bo'lgan kattalik tartibida bo'ladi, garchi, albatta, bu uning shakliga ham bog'liq. Yakka o'tkazgichdan farqli o'laroq, kondansatkichning sig'imi uning chiziqli o'lchamlaridan ancha katta. Masalan, yassi kondansatör (4) formuladan ko'rinib turganidek va ga teng xarakterli chiziqli o'lchamga ega.

Dielektrikli kondansatör. Yuqorida muhokama qilingan kondensatorlar misollarida plitalar orasidagi bo'shliq bo'sh deb hisoblangan. Shunga qaramay, sig'im uchun olingan ifodalar, tasvirlangan oddiy tajribalarda bo'lgani kabi, bu bo'shliq havo bilan to'ldirilganida ham amal qiladi. Agar plitalar orasidagi bo'shliq qandaydir dielektrik bilan to'ldirilgan bo'lsa, kondansatkichning sig'imi ortadi. Buni elektrometrga ulangan zaryadlangan kondensatorning plitalari orasidagi bo'shliqqa dielektrik plitani siljitish orqali osongina eksperimental tekshirish mumkin (43-rasm). Kondensatorning doimiy zaryadi bilan plitalar orasidagi kuchlanish pasayadi, bu esa sig'imning oshishini ko'rsatadi.

U erda dielektrik plastinka kiritilganda plitalar orasidagi potentsial farqning kamayishi bo'shliqdagi elektr maydon kuchining kamroq bo'lishini ko'rsatadi. Bu pasayish tajribada qanday dielektrik ishlatilishiga bog'liq.

Dielektrik doimiy. Dielektrikning elektr xossalarini tavsiflash uchun dielektrik o'tkazuvchanlik deb ataladigan fizik miqdor kiritiladi. Dielektrik doimiy - o'lchovsiz kattalik bo'lib, u dielektrik bilan to'ldirilgan kondansatkichdagi elektr maydon kuchi (yoki uning plitalari orasidagi kuchlanish) kondansatkichning bir xil zaryadiga ega bo'lgan dielektrik yo'qligidan necha marta kamroq ekanligini ko'rsatadi. Boshqacha qilib aytganda, dielektrik o'tkazuvchanligi dielektrik bilan to'ldirilganda kondansatkichning sig'imi necha marta oshishini ko'rsatadi. Masalan, o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan dielektrik bilan to'ldirilgan tekis kondensatorning sig'imi teng.

Bu erda berilgan dielektrik o'tkazuvchanlikning ta'rifi faqat elektr maydonidagi moddaning makroskopik xususiyatlarini hisobga oladigan fenomenologik yondashuvga mos keladi. Moddani tashkil etuvchi atomlar yoki molekulalarning qutblanishini ko'rib chiqishga asoslangan mikroskopik yondashuv har qanday aniq modelni o'rganishni o'z ichiga oladi va nafaqat moddaning ichidagi elektr va magnit maydonlarni batafsil tasvirlab berishga, balki qanday qilib sodir bo'lishini tushunishga ham imkon beradi. moddada makroskopik elektr va magnit hodisalar sodir bo'ladi. Ushbu bosqichda biz faqat fenomenologik yondashuv bilan cheklanamiz.

Guruch. 44. Kondensatorlarning parallel ulanishi

Qattiq dielektriklar uchun qiymat 4 dan 7 gacha, suyuq dielektriklar uchun esa - 2 dan 81 gacha. Oddiy toza suv bunday anomal ravishda yuqori dielektrik o'tkazuvchanlikka ega. Radio qabul qiluvchilarni sozlash uchun ishlatiladigan o'zgaruvchan havo kondensatoriga qo'shimcha ravishda (42-rasmga qarang), texnologiyada ishlatiladigan barcha boshqa kondansatörler dielektrik bilan to'ldiriladi.

Kondensator banklari. Kondensatorlardan foydalanilganda, ular ba'zan batareyalarga ulanadi. Parallel ulanish bilan (44-rasm) kondansatkichlardagi kuchlanishlar bir xil bo'ladi va batareyaning umumiy zaryadi har biri uchun kondensatorlarning zaryadlari yig'indisiga teng, aniqki, batareyani hisobga olgan holda. bitta

kondansatör, bizda bor

Boshqa tomondan,

(8) va (9) ni taqqoslab, parallel ulangan kondansatör batareyasining sig'imi ularning sig'imlari yig'indisiga teng ekanligini aniqlaymiz:

Guruch. 45. Kondensatorlarning ketma-ket ulanishi

Ilgari zaryadlanmagan kondansatkichlarni ketma-ket ulashda (45-rasm) barcha kondensatorlarning zaryadlari bir xil bo'ladi va umumiy kuchlanish alohida kondensatorlardagi kuchlanishlar yig'indisiga teng bo'ladi:

Boshqa tomondan, batareyani bitta kondansatör sifatida hisobga olsak, bizda bor

(11) va (12) ni solishtirsak, kondensatorlar ketma-ket ulanganda sig'imlarning o'zaro qiymatlari qo'shilishini ko'ramiz:

Ketma-ket ulanganda, batareya quvvati ulangan kondansatkichlarning eng kichik sig'imlaridan kamroq.

Qanday holatda ikkita o'tkazgich jismlar kondansatör hosil qiladi?

Kondensatorning zaryadi qanday?

SI va SGSE sig'im birliklari o'rtasidagi aloqani qanday o'rnatish mumkin?

Plitalar orasidagi bo'shliq kamayishi bilan nima uchun kondansatkichning sig'imi oshishini sifat jihatidan tushuntiring.

Yassi kondansatör sig'imi formulasini oling, undagi elektr maydonini har xil zaryadlangan ikkita tekislik tomonidan yaratilgan maydonlarning superpozitsiyasi sifatida ko'rib chiqing.

Yassi kondansatör sig'imi uchun formulani oling, uni sharsimon kondansatörning cheklash holati sifatida ko'rib chiqing, bunda farq doimiy bo'lib qolishi uchun u abadiylikka intiladi.

Nega biz yolg'iz cheksiz tekis plastinka yoki alohida cheksiz uzun silindrning sig'imi haqida gapira olmaymiz?

Elektr maydonidagi moddalarning xususiyatlarini o'rganishda fenomenologik va mikroskopik yondashuvlar o'rtasidagi farqni qisqacha tavsiflang.

Moddaning dielektrik o'tkazuvchanligi nimani anglatadi?

Nega ketma-ket ulangan kondansatör batareyasining quvvatini hisoblashda ularni oldindan zaryad qilmaslik shart edi?

Kondensatorlarni ketma-ket ulashning nima keragi bor, agar u faqat sig'imning pasayishiga olib keladi?

Kondensator ichidagi va tashqarisidagi maydon. Kondensatorning zaryadi va plitalarning umumiy zaryadi o'rtasidagi farqni ta'kidlash uchun quyidagi misolni ko'rib chiqing. Sferik kondansatorning tashqi plitasi tuproqli bo'lsin va ichki plastinkaga zaryad d tushsin.Bu zaryadlarning barchasi ichki plastinkaning tashqi yuzasiga teng taqsimlanadi. Keyin tashqi sferaning ichki yuzasida zaryad induktsiya qilinadi, shuning uchun kondansatör zaryadi ga teng bo'ladi. Tashqi sferaning tashqi yuzasida nima sodir bo'ladi? Bu kondensatorni o'rab turgan narsaga bog'liq. Masalan, tashqi sfera yuzasidan uzoq masofada nuqtaviy zaryad bo'lsin (46-rasm). Bu zaryad hech qanday tarzda kondansatörning ichki bo'shlig'ining elektr holatiga, ya'ni uning plitalari orasidagi maydonga ta'sir qilmaydi. Aslida, ichki va tashqi bo'shliqlar elektr maydoni nolga teng bo'lgan tashqi qoplamaning metall qalinligi bilan ajralib turadi.

Guruch. 46. ​​Tashqi elektr maydonidagi sferik kondansatör

Plitaning tashqi yuzasida zaryadlang. Lekin kosmosdagi maydonning tabiati va tashqi sferaning tashqi yuzasida induksiyalangan zaryad zaryadning kattaligi va holatiga bog'liq.Bu maydon zaryad uzoq masofada joylashgandagi kabi bo'ladi. radiusi kondensatorning radiusi tashqi shariga teng bo'lgan qattiq tuproqli metall sharning yuzasidan (47-rasm). Induktsiya qilingan zaryad bir xil bo'ladi.

Induksiyalangan zaryadning kattaligini topish uchun biz quyidagicha fikr yuritamiz. Kosmosning istalgan nuqtasida elektr maydoni zaryad va induktsiya natijasida hosil bo'ladi

to'pning yuzasida, u erda taqsimlanadi, albatta, notekis - shunchaki to'p ichidagi maydon kuchi nolga aylanadi. Superpozitsiya printsipiga ko'ra, har qanday nuqtadagi potentsialni nuqta zaryadi va nuqta zaryadlari tomonidan yaratilgan maydon potentsiallari yig'indisi shaklida izlash mumkin, bunda to'pning yuzasiga taqsimlangan induktsiya zaryadi bo'linadi. To'p yuzasida induktsiya qilingan zaryad bo'lingan barcha elementar zaryadlar to'pning markazidan bir xil masofada joylashganligi sababli, to'pning markazida u tomonidan yaratilgan maydonning potentsiali teng bo'ladi.

Guruch. 47. Tuproqli o'tkazuvchi shar yaqinidagi nuqtaviy zaryadning maydoni

Keyin tuproqli to'pning markazidagi umumiy potentsial teng bo'ladi

Minus belgisi induksiyalangan zaryad har doim teskari belgiga ega ekanligini aks ettiradi.

Shunday qilib, biz ko'ramizki, kondansatörning tashqi sferasining tashqi yuzasidagi zaryad kondensator joylashgan muhit bilan belgilanadi va kondansatör zaryadiga hech qanday aloqasi yo'q d. Tashqi plastinkaning umumiy zaryadi Albatta, kondansatörning zaryadi uning tashqi va ichki yuzalarining zaryadlari yig'indisiga teng, ammo kondansatörning zaryadi faqat ushbu plastinkaning ichki yuzasi zaryadi bilan belgilanadi, u maydon chiziqlari bilan bog'langan. ichki plastinkaning zaryadi.

Tahlil qilingan misolda kondansatör plitalari orasidagi bo'shliqdagi elektr maydonining mustaqilligi va shuning uchun uning tashqi jismlardan (zaryadlangan va zaryadsiz) sig'imi elektrostatik himoya bilan bog'liq, ya'ni metallning qalinligi. tashqi plastinka. Bunday himoyaning etishmasligi nimaga olib kelishi mumkinligini quyidagi misolda ko'rish mumkin.

Ekranli tekis kondansatör. Keling, ikkita parallel metall plastinka ko'rinishidagi tekis kondansatkichni ko'rib chiqaylik, uning elektr maydoni deyarli butunlay plitalar orasidagi bo'shliqda to'plangan. Keling, rasmda ko'rsatilganidek, kondansatkichni zaryadsiz tekis metall qutiga o'rab olamiz. 48. Bir qarashda, kondensatorning plitalari orasidagi maydon naqshlari o'zgarmasdek tuyulishi mumkin, chunki butun maydon plitalar orasida to'plangan va biz chekka effektni e'tiborsiz qoldiramiz. Biroq, bunday emasligini ko'rish oson. Kondensatordan tashqarida maydon kuchi nolga teng, shuning uchun kondansatörning chap tomonidagi barcha nuqtalarda potentsial bir xil va chap plastinkaning potentsialiga to'g'ri keladi. Xuddi shu tarzda, kondansatörning o'ng tomonidagi har qanday nuqtaning potentsiali o'ng plastinkaning potentsialiga to'g'ri keladi (49-rasm). Shuning uchun, kondansatkichni metall qutiga o'rab, biz turli xil potentsialli nuqtalarni o'tkazgich bilan bog'laymiz.

Natijada, metall qutida uning barcha nuqtalarining potentsiallari tenglashtirilgunga qadar zaryadlarning qayta taqsimlanishi sodir bo'ladi. Zaryadlar qutining ichki yuzasida induktsiya qilinadi va qutining ichida, ya'ni kondansatör tashqarisida elektr maydoni paydo bo'ladi (50-rasm).

Guruch. 48. Metall qutidagi kondansatör

Guruch. 49. Zaryadlangan parallel plastinkali kondansatkichning elektr maydoni

Guruch. 50. Metall qutiga joylashtirilgan zaryadlangan kondensatorning elektr maydoni

Ammo bu shuni anglatadiki, zaryadlar kondansatör plitalarining tashqi yuzalarida ham paydo bo'ladi. Izolyatsiya qilingan plastinkaning umumiy zaryadi bu holda o'zgarmasligi sababli, uning tashqi yuzasidagi zaryad faqat ichki yuzadan zaryad oqimi tufayli paydo bo'lishi mumkin. Ammo plitalarning ichki yuzalarida zaryad o'zgarganda, kondansatör plitalari orasidagi maydon kuchi o'zgaradi.

Shunday qilib, ko'rib chiqilayotgan kondansatkichni metall qutiga yopish ichki makonning elektr holatining o'zgarishiga olib keladi.

Ushbu misolda plastinka zaryadlari va elektr maydonining o'zgarishini osongina hisoblash mumkin. Izolyatsiya qilingan kondansatkichning zaryadini quyidagicha belgilaymiz. Qutiga o'rnatilganda plitalarning tashqi yuzalariga oqib tushadigan zaryad quyidagicha belgilanadi. Qarama-qarshi belgining bir xil zaryadi qutining ichki yuzalarida induktsiya qilinadi. Kondensator plitalarining ichki yuzalarida zaryad qoladi.Keyin plitalar orasidagi bo'shliqda bir xil maydonning intensivligi SI birliklarida teng bo'ladi va kondansatör tashqarisida maydon qarama-qarshi tomonga yo'naltiriladi va uning intensivligi teng bo'ladi. plitaning maydoni qayerda. Metall qutining qarama-qarshi devorlari orasidagi potentsial farqning nolga teng bo'lishini talab qilish va soddalik uchun barcha plitalar orasidagi masofalar bir xil va teng bo'lishini hisobga olsak, u holda

Agar qutini qo'ygandan so'ng, maydon plitalar orasidagi har uchta bo'shliqda mavjudligini hisobga olsak, bu natijani tushunish oson, ya'ni aslida uchta bir xil kondansatör mavjud bo'lib, ularning ekvivalent davri shaklda ko'rsatilgan. 51. Olingan kondansatkichlar tizimining sig'imini hisoblab, biz olamiz.

Kondensatorga o'rnatilgan metall quti tizimning elektrostatik himoyasini ta'minlaydi. Endi biz har qanday zaryadlangan yoki zaryadlanmagan jismlarni tashqaridan qutiga olib kelishimiz mumkin va quti ichidagi elektr maydoni o'zgarmaydi. Bu tizim sig'imi o'zgarmasligini anglatadi.

Keling, tahlil qilingan misolda bizni qiziqtirgan hamma narsani bilib olganimizga qaramay, biz ayblovlarni qayta taqsimlashni qaysi kuchlar amalga oshirganligi haqidagi savoldan qochdik. Supero'tkazuvchilar quti materialidagi elektronlarning harakatiga qanday elektr maydoni sabab bo'lgan?

Shubhasiz, bu faqat plastinkaning chekkalari yaqinidagi kondansatkichdan tashqariga chiqadigan bir hil bo'lmagan maydon bo'lishi mumkin (39-rasmga qarang). Garchi bu maydonning kuchi kichik bo'lsa va sig'imning o'zgarishini hisoblashda hisobga olinmasa ham, aynan shu narsa ko'rib chiqilayotgan hodisaning mohiyatini aniqlaydi - u zaryadlarni harakatga keltiradi va shu bilan elektr maydonining ichidagi elektr maydon kuchini o'zgartiradi. quti.

Nima uchun kondansatör zaryadini plastinkaning umumiy zaryadi emas, balki uning ichki tomonida joylashgan qismini tushunish kerak? boshqa astarga duch kelyapsizmi?

Kondensatordagi elektrostatik hodisalarni ko'rib chiqishda chekka effektlarning roli qanday?

Agar ulardan birining plitalari qisqa tutashgan bo'lsa, kondansatkichlar bankining sig'imi qanday o'zgaradi?