Конденсаторы. Соединение конденсаторов в батарею

  • docx
  • 26.06.2024
Публикация в СМИ для учителей

Публикация в СМИ для учителей

Бесплатное участие. Свидетельство СМИ сразу.
Мгновенные 10 документов в портфолио.

Иконка файла материала 53.Конденсаторы. Соединение конденсаторов в батарею.docx

Конденсаторы. Соединение конденсаторов в батарею

 

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94327/22c4d040_73ef_0131_6a2f_22000aa81b95.jpgТеперь непосредственно познакомимся со специализированными приборами для накопления зарядов.

Конденсатор – набор проводников, служащий для накопления электрического заряда. Конденсаторы состоят из двух проводников и разделяющего их диэлектрика, причем толщина диэлектрического слоя много меньше размеров проводников (рис. 3).

Рис. 3. Схематическое изображение конденсатораhttps://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94328/23fb26c0_73ef_0131_6a30_22000aa81b95.jpg

 

Особое внимание мы будем уделять так называемым плоским конденсаторам (слой диэлектрика расположен между двумя плоскими пластинами проводника).

На электрической схеме конденсатор обозначается следующим образом (рис. 4): 

 

Рис. 4. Условное обозначение конденсатора на электрической схеме

 

Емкость конденсатора определяется так же, как и любая другая электроемкость, однако с небольшим отличием (так как речь идет о системе проводников, а не о отдельно взятом проводнике, в формуле фигурирует не потенциал, а разность потенциалов или напряжение):   https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94329/25616b50_73ef_0131_6a31_22000aa81b95.gif

Здесь: https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94325/201b13a0_73ef_0131_6a2d_22000aa81b95.gif – заряд на обкладках конденсатора (так называются проводники, из которых состоит конденсатор); https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94330/26ca6690_73ef_0131_6a32_22000aa81b95.gif – напряжение между обкладками конденсатора.

Единица измерения емкости: Ф – фарад:    https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94331/282c30f0_73ef_0131_6a33_22000aa81b95.gif

Однако, конечно же, емкость конденсатора – не постоянная величина, она зависит от конструкторских особенностей самого конденсатора. В случае плоского конденсатора эта зависимость имеет следующий вид:   https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94332/299aa3e0_73ef_0131_6a34_22000aa81b95.gif

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94337/30f6ff60_73ef_0131_6a39_22000aa81b95.jpgЗдесь: https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94333/2b0f95b0_73ef_0131_6a35_22000aa81b95.gif – диэлектрическая проницаемость среды; https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94334/2c76a740_73ef_0131_6a36_22000aa81b95.gif – электрическая постоянная; https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94335/2dd8d860_73ef_0131_6a37_22000aa81b95.gif – площадь обкладки конденсатора; https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94336/2fadd300_73ef_0131_6a38_22000aa81b95.gif – расстояние между обкладками.

В конденсаторах роль диэлектрической прослойки, как правило, выполняет пропитанная соответствующим составом бумага, расположенная между двумя тонкими листами металла (рис. 5).

Рис. 5. Устройство конденсатора

Конденсаторы можно разделить на три основных типа: 

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94338/32611350_73ef_0131_6a3a_22000aa81b95.gif

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94339/3419aec0_73ef_0131_6a3b_22000aa81b95.jpgКонденсатор постоянной емкости – это свернутая в рулон упомянутая выше трехслойная лента (две ленты проводника и лента диэлектрика между ними). Конденсаторы переменной емкости – приборы, используемые в радиотехнике, позволяющие регулировать параметры, от которых зависит емкость – ширина пластин и расстояние между ними (рис. 6). Батарея же конденсаторов – это несколько конденсаторов, связанных по определенной схеме. 

Рис. 6. Модель конденсатора переменной емкости

 

Соединение конденсаторов

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94354/49184090_73ef_0131_6a4a_22000aa81b95.jpgИногда не получается найти конденсатор нужной конфигурации, тогда приходится составлять блоки из нескольких конденсаторов. Соединить два или более конденсатора можно двумя различными способами: параллельно или последовательно.

Параллельное соединение (рис. 7):

 

Рис. 7. Параллельное соединение конденсаторов

 

Так как выходы источника питания подсоединены одновременно к обкладкам всех конденсаторов, то потенциалы всех обкладок равны, металл является эквипотенциальной поверхностью:

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94355/4a7f7380_73ef_0131_6a4b_22000aa81b95.gif

Заряды на обкладках параллельно соединенных конденсаторов суммируются:

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94356/4bf340d0_73ef_0131_6a4c_22000aa81b95.gif

Разделив второе равенство на напряжение (любое, так как они равны) и воспользовавшись определением емкости конденсатора, получим:

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94358/4ea249f0_73ef_0131_6a4e_22000aa81b95.jpghttps://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94357/4d637110_73ef_0131_6a4d_22000aa81b95.gif

Последовательное соединение (рис. 8):

 

Рис. 8. Последовательное соединение конденсаторов

 

Так как две обкладки соседних конденсаторов являются одной деталью, отрезанной от остальных проводников, по закону сохранения заряда, сумма их зарядов должна оставаться равной нулю, а значит, они равны по модулю, но противоположны по знаку, поэтому:

https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94359/50084900_73ef_0131_6a4f_22000aa81b95.gif

Падение же напряжения на всем участке складывается из падений напряжения на каждом конденсаторе:   https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94360/516f36c0_73ef_0131_6a50_22000aa81b95.gif

Теперь, разделив второе равенство на заряд (любой, так как они равны) и воспользовавшись определением емкости конденсатора, получим:   https://static-interneturok.cdnvideo.ru/content/konspekt_image/94361/52f412b0_73ef_0131_6a51_22000aa81b95.gif


 

Скачано с www.znanio.ru