Электроёмкость. Единицы электроёмкости. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора

Введем физическую величину, характеризующую способность двух проводников накапливать электрический заряд. Эту величину называют электроемкостью. Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним. Электроемкость определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным расположением, а также электрическими свойствами окружающей среды. Электроемкость двух проводников равна единице, если при сообщении им зарядов +1 кулон и -1 кулон между ними возникает разность потенциалов 1 вольт. Эту единицу называют фарад (Ф). Радиус земли равен 6400 км. Электроемкость Земли равна семь десятых милифарад. 1 фарад- это огромная величина. Систему проводников очень большой электроемкости можно обнаружить в любом радиоприемнике, можно купить в магазине. Называется она конденсатором. Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники в этом случае называются обкладками конденсатора. Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга. Если заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то силовые линии электрического поля начинаются на положительно заряженной обкладке конденсатора и оканчиваются на отрицательно заряженной. Поэтому почти все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника напряжения, например, к полюсам батареи аккумуляторов. Можно также соединить одну обкладку с полюсом батареи, у которой другой полюс заземлен, а вторую обкладку конденсатора заземлить. Тогда на заземленной обкладке останется заряд, противоположный по знаку и равный по модулю заряду другой обкладки. Такой же по модулю заряд уйдет в землю. Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок. Электрические поля окружающих тел почти не проникают внутрь конденсатора и не влияют на разность потенциалов между его обкладками. Поэтому электроемкость конденсатора почти не зависит от наличия вблизи него каких-либо других тел. Геометрия плоского конденсатора полностью определяется площадью (эс) его пластин и расстоянием (дэ) между пластинами. От этих величин и должна зависеть емкость плоского конденсатора. Кроме того, емкость зависит от свойств диэлектрика между пластинами. Так как поле в диэлектрике ослабевает, то электроемкость при наличии диэлектрика увеличивается. Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов напряжения на конденсаторах одинаковы, а заряды равны произведению электроемкостей на заряд обкладок. Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости (цэ) C, заряженный зарядом, равным сумме зарядов каждого конденсатора при напряжении между обкладками равном (у) U. Отсюда следует, что при параллельном соединении конденсаторов электроемкость системы равна сумме электроемкостей каждого конденсатора. При последовательном соединении одинаковыми оказываются заряды обоих конденсаторов, а напряжения на них равны отношению заряда к электроемкости конденсатора. Следовательно, при последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей. Условное изображение конденсатора в схемах электрических цепей такого: конденсатор постоянной емкости, конденсатор переменной емкости. В зависимости от назначения конденсаторы делятся по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, бумажные, керамические; по форме обкладок: плоские, сферические, цилиндрические, желудевые, пальчиковые; по величине емкости: постоянные, переменные электролитические.