Презентация по физике на тему " Элекроемкость. Конденсаторы" 9 класс

возникает  Если  двум  изолированным  друг  от  друга  проводникам  сообщить  заряды  q1  и  q2,  то  некоторая  между  разность потенциалов Δφ,  зависящая  от  величин  зарядов  и  геометрии  проводников.  Разность  потенциалов  Δφ  между  двумя  точками  в  электрическом  поле  часто  называют  напряжением  и  обозначают  буквой  U.  Наибольший  практический  интерес представляет случай, когда заряды  проводников  одинаковы  по  модулю  и  противоположны  по  знаку:  q1 = – q2 = q.  В  понятие  случае  можно  этом  электрической емкости.. электрической емкости ними  ввести

проводников  Электроемкостью  системы  Электроемкостью  системы из  двух  называется  физическая величина, определяемая как  отношение  из  проводников к разности потенциалов Δφ  между  ними:   заряда  q  одного                                                В  системе  СИ  единица  электроемкости  называется фарад (Ф):

Величина  электроемкости  зависит  от  формы  и  размеров  проводников  и  от  свойств  диэлектрика,  разделяющего    проводники.  Существуют  такие  оказывается  конфигурации  проводников,  при  которых  электрическое  сосредоточенным  поле  (локализованным)  некоторой  области  пространства.  Такие  системы  называются  а  проводники,  составляющие  конденсатор,  называются обкладками. обкладками.  конденсаторами,  конденсаторами лишь  в

Электрическое  поле  Такой  слоем  диэлектрика.  плоским.  Простейший  конденсатор  –  система  из  двух  плоских  проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу  на  малом  по  сравнению  с  размерами  пластин  расстоянии  и  разделенных  конденсатор  называется  плоского  конденсатора  в  основном  локализовано  между  пластинами  (смотрите  рисунок  на  сл.  слайде);  однако,  вблизи  краев  пластин  и  в  окружающем  пространстве  также  возникает  сравнительно  слабое  электрическое  поле,  которое  называют  полем  рассеяния.  В  целом  ряде  задач  можно  приближенно  пренебрегать  полем  рассеяния  и  полагать,  что  электрическое  поле  плоского  конденсатора  целиком  сосредоточено  между  его  обкладками  (рисунок  №2).  Но  в  других  задачах  пренебрежение  полем  рассеяния  может  привести  к  грубым  ошибкам,  так  как  при  этом  нарушается  потенциальный  характер электрического поля

Поле плоского конденсатора.  Идеализированное  представление  поля  плоского  конденсатора.  Такое  не  поле  обладает  свойством  потенциальности.

Каждая из заряженных пластин плоского соотношением конденсатора создает вблизи поверхности электрическое поле, модуль напряженности которого выражается

В  настоящее  время  широко  применяются  бумажные  конденсаторы  для  напряжений  в  несколько  сот  вольт  и  ёмкостью  в  несколько  микрофарад.  В  таких  конденсаторах  обкладками служат две длинные ленты тонкой металлической  фольги, а изолирующей прокладкой между ними – несколько  более  широкая  бумажная  лента,  пропитанная  парафином.  Бумажной лентой покрывается одна из обкладок, затем ленты  туго  свёртываются  в  рулон  и  укладываются  в  специальный  корпус.  Такой  конденсатор,  имея  размеры  спичечного  коробка, обладает ёмкостью 10мкФ (металлический шар такой  ёмкости имел бы радиус 90км).

(от  десятков  до  десятков  В  радиотехнике  применяются  слюдяные  конденсаторы  небольшой  ёмкости  тысяч  пикофарад).  В  них  листки  станиоля  прокладываются  слюдой  так,  что  все  нечётные  листки  станиоля,  соединённые  вместе  ,  образуют  одну  обкладку  конденсатора,  тогда  как  чётные  листки образуют другую обкладку. Внешний вид и отдельные  части  такого  конденсатора  показаны  на  рисунке.  Эти  конденсаторы  могут  работать  при  напряжениях  от  сотен  до  тысяч вольт.

начали  заменять  В  последнее  время  слюдяные  конденсаторы  в  радиотехнике  керамическими.  Диэлектриком  в  них  служит  специальная  керамика.  Обкладки  конденсаторов  изготавливаются в виде слоя серебра, нанесённого на  поверхность  керамики  и  защищённого  слоем  лака.  Керамические  конденсаторы  изготавливаются  на  ёмкости  о  единиц  до  сотен  пикофарад  и  на  напряжения от сотен до тысяч вольт.  керамических

получили  распространение  электролитические  так  Широкое  называемые  конденсаторы,  диэлектриком  в  которых  служит  тончайший  окисный  слой  на  поверхности  тантала,  находящийся  специальным  электролитом.  Эти  конденсаторы  имеют  большую  ёмкость  (до  нескольких  тысяч  микрофарад)  при  небольших размерах.  алюминия  или  в  контакте  со

Часто  используются  конденсаторы  переменной  емкости  с  воздушным  или  твёрдым  диэлектриком.  Они состоят из двух систем металлических пластин,  изолированных друг от друга. Одна система пластин  неподвижна,  вторая  может  вращаться  вокруг  оси.  Вращая  подвижную  систему,  плавно  изменяют  ёмкость конденсатора.

Согласно принципу суперпозиции,  напряженность            поля,  создаваемого обеими пластинами,  равна сумме напряженностей         и        полей каждой из пластин:

Внутри конденсатора вектора           и       параллельны; поэтому модуль  напряженности суммарного поля  равен

Вне пластин вектора        и      направлены  в разные стороны, и поэтому E = 0.  Поверхностная плотность σ заряда пластин  равна q / S, где q – заряд, а S – площадь  каждой пластины. Разность потенциалов Δφ  между пластинами в однородном  электрическом поле равна Ed, где d –  расстояние между пластинами. Из этих  соотношений можно получить формулу для  электроемкости плоского конденсатора:

Таким образом, электроемкость плоского  конденсатора  прямо  пропорциональна  площади  пластин  (обкладок)  и  обратно  пропорциональна расстоянию между ними.  Если  пространство  между  обкладками  заполнено  диэлектриком,  электроемкость  конденсатора  увеличивается  в  ε  раз:

Примерами  конденсаторов  обкладок  с  могут  концентрических  проводящих  другой  конфигурацией  служить  сферический  и  цилиндрический  конденсаторы.  Сферический  конденсатор  –  это  система  из  двух  сфер  радиусов R1 и R2. Цилиндрический конденсатор  –  система  из  двух  соосных  проводящих  цилиндров радиусов R1 и R2 и длины L. Емкости  этих конденсаторов, заполненных диэлектриком  ,ε   с  выражаются  диэлектрической  проницаемостью  формулами:

соединении  Конденсаторы  могут  соединяться  между  собой,  образуя  батареи  конденсаторов.  При  конденсаторов  параллельном  (рисунок  №3)  напряжения  на  конденсаторах  одинаковы: U1 = U2 = U, а заряды равны q1 = С1U  и q2 = С2U. Такую систему можно рассматривать  как  единый  конденсатор  электроемкости  C,  заряженный  при  напряжении  между  обкладками  равном  U.  Отсюда  следует  зарядом  q = q1 + q2

Таким образом, при параллельном  соединении электроемкости  складываются. .                Параллельное соединение  конденсаторов. C = C1 + C2.  Последовательное  соединение  конденсаторов.

При последовательном соединении  (рисунок 4) одинаковыми оказываются  заряды обоих конденсаторов: q1 = q2 = q,  а напряжения на них равны                 и  Такую систему можно рассматривать  как единый конденсатор, заряженный  зарядом q при напряжении между  обкладками U = U1 + U2. Следовательно,

При последовательном соединении  конденсаторов складываются обратные  величины емкостей. Формулы  для  и  последовательного соединения остаются  справедливыми  числе  конденсаторов, соединенных в батарею. параллельного  при  любом