Електроємність характеризує здатність провідників або системи з кількох провідників накопичувати електричний заряд. Розрізняють електроємність відокремленого провідника та електроємність системи провідників. Відокремленим називають провідник, розташований на віддалі від інших тіл так, що вони не здійснюють на цей провідник жодного впливу.
Електроємність відокремленого провідника \(C\) - фізична величина, яка характеризує здатність провідника накопичувати заряд і дорівнює відношенню електричного заряду відокремленого провідника до його потенціалу:
\(C=\frac{q}{\varphi}\).
Одиниця електроємності в СІ - фарад. 1 Ф - електроємність такого провідника, потенціал якого дорівнює 1 В, коли йому надають заряд 1 Кл (1 Ф = 1 Кл/В). Оскільки 1 Ф - дуже велика одиниця ємності, то застосовують частинні одиниці: \(1 пФ=10^{-12} Ф\) та \(1 мкФ=10^{-6}Ф\).
Пристрій, що являє собою систему з двох провідних обкладок, розділених шаром діелетрика, товщина якого є малою з розмірами обкладок, називають конденсатором.
Обкладкам конденсатора передають однакові за модулем, але протилежні за знаком заряди, що сприяє накопиченню зарядів. Зазвичай для зарядження конденсатора обидві його обкладки з'єднують із полюсами батареї акумуляторів. Результат не зміниться, якщо з'єднати з полюсом батареї тільки одну обкладку, заземливши іншу. Зарядом конденсатора називають модуль заряду однієї з його обкладок. Електроємність конденсатора визначається за формулами:
\(C=\frac{q}{\varphi_{1}-\varphi_{2}}\)
\(C=\frac{q}{U}\), де \(U\) - напруга між обкладками, яка в даному випадку дорівнює різниці потенціалів між ними.
Ємність конденсатора збільшиться, якщо збільшити площу поверхні обкладок або наблизити обкладинки одну до одної. На ємність конденсатора впливає також діелектрик (діелектрична проникність речовини між провідниками/обкладинками). Конденсатор, який складається з двох паралельних металевих пластин, розділених шаром діелектрика, називають плоским, а його електроємність обчислюється за формулою:
\(C=\frac{\varepsilon_{0}\cdot \varepsilon\cdot S}{d}\)
де \(\varepsilon=8,85\cdot 10^{-12}\) - електрична стала, \(\varepsilon\) - діелектрична проникність діелектрика, \(S\) - площа пластин конденсатора (залежить від форми пластин), \(d\) - відстань між пластинами. Поле між пластинами плоского конденсатора є однорідним, тому звязок між напруженістю \(E\) поля між пластинами і напругою \(U\) на пластинах конденсатора подається як \(U=Ed\).
Енергія електричного поля зарядженого конденсатора дорівнює роботі, яку треба було виконати для його заряджання і обчислюється за формулами:
\(W=\frac{q^2}{2C}=\frac{Uq}{2}=\frac{CU^{2}}{2}\)
Немає коментарів:
Дописати коментар