Презентация "Электрическая ёмкость. Конденсаторы"

МУЛЬТИМЕДИЙНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ЗАНЯТИЯ по теме:
«Электрическая ёмкость. Конденсаторы»

Электроемкость – скалярная физическая величина, равная отношению заряда проводника, q, к потенциалу, φ, создаваемому этим проводником в пространстве
Электроемкость характеризует способность проводника накапливать электрический заряд.

измеряется в Фарадах

Потенциал – мера энергии электрического поля, создаваемого проводником:

измеряется в Вольтах

Конденсатор – система из двух проводников (обкладок), разделенных тонким слоем диэлектрика.

Толщина диэлектрика должна быть меньше размеров самих проводников, чтобы создаваемое поле было сосредоточено между обкладками.

Впервые конденсатор был создан случайно. Голландский ученый Питер ван Мушенбрук, проводя в 1745 году свои опыты с электрической машиной, пытался «зарядить» воду в банке. Так вот, ученый специально опустил электрод электрической машины в воду, а затем взяв одной рукой банку, а другой ощутил мощнейший удар током. А поскольку опыт проводился в городе Лейдене, то эту банку – прототип конденсатора, стали называть Лейденской банкой.

В таком виде конденсатор просуществовал следующие 200 лет. Ученые и исследователи его немного доработали – банку изнутри и снаружи покрыли металлом, а воду убрали, и использовали её для различных опытов в области изучения электричества.
Кстати слово «емкость», которое сейчас используется для обозначения номинала современных конденсаторов – это дань прошлому. Ведь изначально этот элемент был стеклянным сосудом (банкой), который имел некий объем или емкость.

По типу диэлектрика

По назначению

По форме

Сферические

Цилиндрические

Плоские

Плоский конденсатор - простейший конденсатор состоящий из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу и разделенных слоем диэлектрика. 
На обкладках сосредоточен заряд, между ними возникает электрическое поле. Поле плоского конденсатора, в основном, сосредоточено между пластинами, однако, в окружающем пространстве также возникает электрическое поле, которое называют полем рассеяния.

для вакуума между пластинами

для диэлектрика между пластинами, где ε - проницаемость диэлектрика

Сферический конденсатор представляет собой устройство, состоящее из двух сферических поверхностей, которые имеют общий центр, различных радиусов, разделенных сферическим слоем диэлектрика.
Ёмкость сферического конденсатора можно с определенной степенью точности рассчитывать по формуле емкости плоского конденсатора.

Цилиндрический конденсатор - это два полых коаксиальных проводящих цилиндра с радиусами r1 и r2 (r1>r2), между которыми находится диэлектрик с диэлектрической проницаемостью e.

Цилиндрическими конденсаторами являются, например, коаксиальные кабели, широко применяющиеся в высокочастотной технике.

Бумажные

Электролитические

Керамические

Керамический конденсатор - это накапливающий электронный компонент, у которого диэлектриком служит керамика на основе титанатов циркония (ZrTiO3), кальция (CaTiO3), никеля (NiTiO3) и бария (BaTiO3) (в особых случаях применяют конденсаторную керамику на базе Al2O3, SiO2, MgO).
В отличие от электролитических конденсаторов, керамические имеют меньшую емкость. При этом они более надежны и не имеют паразитной индуктивности, так как обкладки не свернуты в рулон. 

Бумажный конденсатор — электрический конденсатор, в котором диэлектриком служит особая бумага. 
Хорошим качеством электрической изоляции и повышенной удельной емкостью обладают герметичные металлобумажные конденсаторы, у которых вместо фольги используется вакуумное напыление металла на бумажный диэлектрик.
Бумажный конденсатор не имеет большую механическую прочность, поэтому его начинку помещают в металлический корпус, служащий механической основой его конструкции.

Электролити́ческие конденсаторы (оксидные) — разновидность конденсаторов, в которых диэлектриком между обкладками является плёнка оксида металла, где анод выполнен из металла, а катод представляет собой твёрдый, жидкий или гелевый электролит.
Почти все электролитические конденсаторы поляризованы, и поэтому они могут работать только в цепях с постоянным напряжением с соблюдением полярности.

Танталовый конденсатор - это вид электролитического конденсатора, в которых металлический электрод выполнен из тантала, а диэлектрический слой образован из пентаоксида тантала (Ta2O5).
Характерны высокая устойчивость к внешнему воздействию, компактный размер, меньший ток утечки по сравнению с алюминиевыми конденсаторами.

Переменная электроёмкость

Постоянная электроёмкость

Конденсатор постоянной емкости - это конденсатор, ёмкость которого не предусмотрено изменять в процессе эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры.
Они отличаются широчайшим разнообразием и геометрическими размерами – от спичечной головки до огромных шкафов.

Они находят наибольшее применение в печатных платах электронных устройств.

Конденсатор переменной емкости является - это конденсатор, ёмкость которого может быть преднамеренно и неоднократно меняла механическим или электронным способом.
Принцип работы таких конденсаторов тот же, что и конденсаторов постоянной емкости – накопление заряда на плстинах-электродах. Отличие же состоит в том, что пластины эти подвижны и могут перемещаться одна относительно другой.

По общепринятым правилам на схемах емкость конденсаторов, выраженная в микрофарадах не обозначается буквами, но обязательно должна содержать дробную часть в номинале, т.е. 0,1 - это 0,1 мкФ, 0,47 - 0,47 мкФ, 1,5 - это 1,5 мкФ и т.д.

Параллельное


Последовательное

+

-

+

-

В радиотехнической и телевизионной аппаратуре - для создания колебательных контуров, их настройки, блокировки, разделения цепей с различной частотой, в фильтрах выпрямителей и т. д.
В радиолокационной технике - для получения импульсов большой мощности, формирования импульсов и т. д.
В телефонии и телеграфии - для разделения цепей постоянного и переменного токов, разделения токов различной частоты, искрогашения в контактах, симметрирования кабельных линий и т. д.
В автоматике и телемеханике - для создания датчиков на емкостном принципе, разделения цепей постоянного и пульсирующего токов, искрогашения в контактах, в схемах тиратронных генераторов импульсов и т. д.
В технике счетно-решающих устройств - в специальных запоминающих устройствах и т. д.
В лазерной технике - для получения мощных импульсов.

Касаткина И.Л. Физика для колледжей/ И.Л. Касаткина. – Ростов н/Д: Феникс, 2017.
Фирсов А. В. Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования / под ред. Т. И. Трофимовой. — М., 2017.