"Электроемкость конденсаторов, 10 класс"

Электроемкость конденсатора. Соединения конденсаторов. Энергия электрического поля

– система из двух плоских проводящих пластин (обкладок)расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем
диэлектрика. Такой
конденсатор называется
плоским. Электрическое
поле плоского конденсатора
в основном локализовано
между пластинами

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ

От каких величин зависит электроемкость конденсатора


Электроемкость зависит от площади пластин, расстояния между ними и свойств диэлектрика, размещенного между обкладками

– состоит из двух параллельных пластин, заряженных противоположными зарядами, и разделенных слоем диэлектрика (ε)


ε - диэлектрическая проницаемость
ε0 = 8,85·10 Кл²/H·м² - постоянная величина
S – площадь пластин (м² )
d – расстояние между пластинами (м)

Заряд конденсатора - это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора.

Все электрическое поле
сосредоточено внутри
конденсатора.

Обозначение на электрических схемах

конденсатор постоянной ёмкости

конденсатор переменной ёмкости

1. по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, керамические, электролитические.2. по форме обкладок: плоские, сферические, цилиндрические.3. по величине емкости: постоянные, переменные (подстроечные).

Виды конденсаторов:

Способы соединения

Параллельное Последовательное

Конденсатор способен долгое время удерживать на своих обкладках заряды, которые , протекая по электрическим цепям, могут совершать работу. Следовательно, заряженный конденсатор обладает энергией. В отличии от других источников энергии, конденсатор запасенную энергию отдает за очень малое время (мкс).

Энергия заряженного конденсатора

W – энергия заряженного конденсатора (энергия электрического поля), Дж
q - заряд пластины конденсатора, Кл
U - разность потенциалов, В
С – электроемкость конденсатора, Ф

Плотность энергии конденсатора

ω – плотность энергии, Дж/м3
V – объем, м3
Е – напряженность, В/м

В радиотехнике широко применяют конденсаторы переменной электроёмкости. Такой конденсатор состоит из двух систем металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут входить одна в другую. При этом меняется площадь перекрывающейся части пластин и, следовательно, их электроёмкость. Диэлектриком в таких конденсаторах служит воздух.

При быстром разряде конденсатора можно получить импульс большой мощности (фотовспышка, лазер)
Так как конденсатор способен длительное время сохранять заряд, то его можно использовать в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.
Для разделения цепей постоянного и переменного тока
В люминесцентных лампах

Задача 1

Определите толщину диэлектрика конденсатора, электроёмкость которого 1400 пФ, площадь покрывающих друг друга пластин 14 см2, если диэлектрик – слюда.

Дано:
С=1400 пФ=1400·10-12Ф=1,4·10-9Ф;
S=14 см2 = 14·10-4 м2;
ε=6;
ε0=8,85·10-12 Ф/м
d - ? Решение:

Задача 2

Определить электроемкость Земли, принимая ее за шар радиусом R=6400 км.

Дано: Решение:
R=6400км

С=?

Ответ: С=700мкФ

Задача 3

Пространство между обкладками плоского конденсатора заполнено двумя слоями диэлектрика с проницаемостями ε1 и ε2 толщиной d1 и d2 соответственно. Какова емкость такого конденсатора, если площадь пластин равна S.

Дано: Решение:
d1;
d2;
1;
2;
S
С=?

Ответ:

Задача 4

Определить электроёмкость батареи конденсаторов, если C1=0,1мкФ, С2=0,4мкФ и С3=0,52 мкФ

Дано:
С1 = 0,1 мкФ = 10-5 Ф;
C2 = 0,4 мкФ = 0,4·10-6 Ф;
С3 = 0,52 мкФ = 0,52·10-6 Ф. Решение:

Собщ - ?

5. Площадь пластин плоского воздушного конденсатора равна 10-2 м2, расстояние между ними 5 мм. До какой разности потенциалов был заряжен конденсатор, если при его разрядке выделилось 4,2·10-3 Дж энергии?