Заряд кондСнсатора Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° – Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° заряда кондСнсатора, q

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° заряда кондСнсатора, q

По Π½Π°Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΡŽ кондСнсатор ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΡΡ€Π°Π²Π½ΠΈΡ‚ΡŒ с Π±Π°Ρ‚Π°Ρ€Π΅ΠΉΠΊΠΎΠΉ. Но имССтся ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ Π² Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π΅ Π΄Π°Π½Π½Ρ‹Ρ… элСмСнтов. Π‘ΡƒΡ‰Π΅ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ отличия Π² ΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Смкости ΠΈ скорости зарядки кондСнсатора ΠΈ Π±Π°Ρ‚Π°Ρ€Π΅ΠΉΠΊΠΈ.

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° заряда кондСнсатора

Π’Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° заряда кондСнсатора (q) связана с Π΅Π³ΠΎ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ (C) ΠΈ Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΠΎΠ² (U) ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π΅Π³ΠΎ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ ΠΊΠ°ΠΊ:

Β  Β 

Π³Π΄Π΅ q – Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° заряда ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΈΠ· ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ кондСнсатора, Π° – Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΠΎΠ² ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π΅Π³ΠΎ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ.

Π­Π»Π΅ΠΊΡ‚Ρ€ΠΎΠ΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора β€” это Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, которая зависит Ρ‚ΠΎ Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€ΠΎΠ² ΠΈ устройства кондСнсатора.

Заряд Π½Π° пластинах плоского кондСнсатора Ρ€Π°Π²Π΅Π½:

Β  Β 

Π³Π΄Π΅ – элСктричСская постоянная; – ΠΏΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ ΠΊΠ°ΠΆΠ΄ΠΎΠΉ (ΠΈΠ»ΠΈ наимСньшСй) пластины; – расстояниС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами; – диэлСктричСская ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ диэлСктрика, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ находится ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами кондСнсатора.

Заряд Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… цилиндричСского кондСнсатора вычисляСтся ΠΏΡ€ΠΈ ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΠΈ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹:

Β  Β 

Π³Π΄Π΅ l – высота Ρ†ΠΈΠ»ΠΈΠ½Π΄Ρ€ΠΎΠ²; – радиус внСшнСй ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ; – радиус Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€Π΅Π½Π½Π΅ΠΉ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ.

Заряд Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… сфСричСского кондСнсатора Π½Π°ΠΉΠ΄Π΅ΠΌ ΠΊΠ°ΠΊ:

Β  Β 

Π³Π΄Π΅ – радиусы ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ кондСнсатора.

Заряд кондСнсатора связан с энСргиСй поля (W) Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€ΠΈ Π½Π΅Π³ΠΎ:

Β  Β 

Из Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹ (6) слСдуСт, Ρ‡Ρ‚ΠΎ заряд ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π²Ρ‹Ρ€Π°Π·ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΊΠ°ΠΊ:

Β  Β 

Рассмотрим ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ соСдинСниС ΠΈΠ· N кондСнсаторов ( рис. 1).

Β  Β 

Π—Π΄Π΅ΡΡŒ (рис.1) ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ° ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ кондСнсатора соСдиняСтся с ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΎΠΉ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎ кондСнсатора. ΠŸΡ€ΠΈ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΌ соСдинСнии, ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ сосСдних кондСнсаторов ΡΠΎΠ·Π΄Π°ΡŽΡ‚ Π΅Π΄ΠΈΠ½Ρ‹ΠΉ ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΊ. Π£ всСх кондСнсаторов, соСдинСнных ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ΡΡ Ρ€Π°Π²Π½Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π΅ заряды.

ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠ°Ρ€Π°Π»Π»Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ соСдинСнии кондСнсаторов (рис.2), ΡΠΎΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΡΡŽΡ‚ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ, ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ заряды ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ Π·Π½Π°ΠΊΠ°. Π‘ΡƒΠΌΠΌΠ°Ρ€Π½Ρ‹ΠΉ заряд соСдинСния (q) Ρ€Π°Π²Π΅Π½ суммС зарядов кондСнсаторов.

Β  Β 

ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡ ΠΏΠΎ Ρ‚Π΅ΠΌΠ΅ «Заряд кондСнсатора»

ru.solverbook.com

ΠšΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ‚ΠΎΡ€

ΠšΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ‚ΠΎΡ€ – элСктронный ΠΊΠΎΠΌΠΏΠΎΠ½Π΅Π½Ρ‚, ΠΏΡ€Π΅Π΄Π½Π°Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ для накоплСния элСктричСского заряда. Π‘ΠΏΠΎΡΠΎΠ±Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора Π½Π°ΠΊΠ°ΠΏΠ»ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ элСктричСский заряд зависит ΠΎΡ‚ Π΅Π³ΠΎ Π³Π»Π°Π²Π½ΠΎΠΉ характСристики – Смкости. Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора (Π‘) опрСдСляСтся ΠΊΠ°ΠΊ ΡΠΎΠΎΡ‚Π½ΠΎΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ количСства элСктричСского заряда (Q) ΠΊ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½ΠΈΡŽ (U).

Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора измСряСтся Π² Ρ„Π°Ρ€Π°Π΄Π°Ρ… (F) – Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Π°Ρ…, Π½Π°Π·Π²Π°Π½Ρ‹Ρ… Π² Ρ‡Π΅ΡΡ‚ΡŒ британского ΡƒΡ‡Π΅Π½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ° Майкла ЀарадСя. Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ Π² ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ Ρ„Π°Ρ€Π°Π΄ (1F) равняСтся количСству заряда Π² ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ ΠΊΡƒΠ»ΠΎΠ½ (1C), ΡΠΎΠ·Π΄Π°ΡŽΡ‰Π΅ΠΌΡƒ напряТСниС Π½Π° кондСнсаторС Π² ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ Π²ΠΎΠ»ΡŒΡ‚ (1V). Вспомним, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ ΠΊΡƒΠ»ΠΎΠ½ (1Π‘) равняСтся Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π΅ заряда, ΠΏΡ€ΠΎΡˆΠ΅Π΄ΡˆΠ΅Π³ΠΎ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΊ Π·Π° ΠΎΠ΄Π½Ρƒ сСкунду (1sec) ΠΏΡ€ΠΈ силС Ρ‚ΠΎΠΊΠ° Π²

ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ Π°ΠΌΠΏΠ΅Ρ€ (1A).

Однако ΠΊΡƒΠ»ΠΎΠ½, это ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ большоС количСство заряда ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ, сколько способно Ρ…Ρ€Π°Π½ΠΈΡ‚ΡŒ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²ΠΎ кондСнсаторов. По этой ΠΏΡ€ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π΅, для измСрСния Смкости ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ ΠΌΠΈΠΊΡ€ΠΎΡ„Π°Ρ€Π°Π΄Ρ‹ (Β΅F ΠΈΠ»ΠΈ uF), Π½Π°Π½ΠΎΡ„Π°Ρ€Π°Π΄Ρ‹ (nF) ΠΈ ΠΏΠΈΠΊΠΎΡ„Π°Ρ€Π°Π΄Ρ‹ (pF).

  • 1nF = 0.000000001 = 10-9 F
  • 1pF = 0.000000000001 = 10-12 F

Плоский кондСнсатор

БущСствуСт мноТСство Ρ‚ΠΈΠΏΠΎΠ² кондСнсаторов Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½ΠΎΠΉ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡ‹ ΠΈ Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€Π΅Π½Π½Π΅Π³ΠΎ устройства. Рассмотрим самый простой ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ β€” плоский кондСнсатор. Плоский кондСнсатор состоит ΠΈΠ· Π΄Π²ΡƒΡ… ΠΏΠ°Ρ€Π°Π»Π»Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… пластин ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΊΠ° (ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ), элСктричСски ΠΈΠ·ΠΎΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½Π½Ρ‹Ρ… Π΄Ρ€ΡƒΠ³ ΠΎΡ‚ Π΄Ρ€ΡƒΠ³Π° Π²ΠΎΠ·Π΄ΡƒΡ…ΠΎΠΌ, ΠΈΠ»ΠΈ ΡΠΏΠ΅Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ диэлСктричСским ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΠΎΠΌ (Π½Π°ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ Π±ΡƒΠΌΠ°Π³Π°, стСкло ΠΈΠ»ΠΈ слюда).

Заряд кондСнсатора. Π’ΠΎΠΊ

По своСму ΠΏΡ€Π΅Π΄Π½Π°Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΡŽ кондСнсатор Π½Π°ΠΏΠΎΠΌΠΈΠ½Π°Π΅Ρ‚ Π±Π°Ρ‚Π°Ρ€Π΅ΠΉΠΊΡƒ, ΠΎΠ΄Π½Π°ΠΊΠΎ всС ΠΆΠ΅ ΠΎΠ½ сильно отличаСтся ΠΏΠΎ ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΡƒ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹, максимальной Смкости, Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ скорости зарядки/разрядки.

Рассмотрим ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹ плоского кондСнсатора. Если ΠΏΠΎΠ΄ΠΊΠ»ΡŽΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΊ Π½Π΅ΠΌΡƒ источник питания, Π½Π° ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ пластинС ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΊΠ° Π½Π°Ρ‡Π½ΡƒΡ‚ ΡΠΎΠ±ΠΈΡ€Π°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ заряТСнныС частицы Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ элСктронов, Π½Π° Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ – ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ заряТСнныС частицы Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ ΠΈΠΎΠ½ΠΎΠ². ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ Π½Π°Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ диэлСктрик, заряТСнныС частицы Π½Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Β«ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΡΠΊΠΎΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒΒ» Π½Π° ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½ΡƒΡŽ сторону кондСнсатора. Π’Π΅ΠΌ Π½Π΅ ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅, элСктроны ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄Π²ΠΈΠ³Π°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΡ‚ источника питания β€” Π΄ΠΎ пластины кондСнсатора. ΠŸΠΎΡΡ‚ΠΎΠΌΡƒ Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ ΠΈΠ΄Π΅Ρ‚ элСктричСский Ρ‚ΠΎΠΊ.

Π’ самом Π½Π°Ρ‡Π°Π»Π΅ Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΡ кондСнсатора Π² Ρ†Π΅ΠΏΡŒ, Π½Π° Π΅Π³ΠΎ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… большС всСго свободного мСста. Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ Ρ‚ΠΎΠΊ Π² этот ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ встрСчаСт мСньшС всСго сопротивлСния ΠΈ являСтся ΠΌΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ. По ΠΌΠ΅Ρ€Π΅ заполнСния кондСнсатора заряТСнными частицами Ρ‚ΠΎΠΊ постСпСнно ΠΏΠ°Π΄Π°Π΅Ρ‚, ΠΏΠΎΠΊΠ° Π½Π΅ закончится свободноС мСсто Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… ΠΈ Ρ‚ΠΎΠΊ совсСм Π½Π΅ прСкратится.

ВрСмя ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ состояниями «пустого» кондСнсатора с ΠΌΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Ρ‚ΠΎΠΊΠ°, ΠΈ Β«ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠ³ΠΎΒ» кондСнсатора с ΠΌΠΈΠ½ΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ Ρ‚ΠΎΠΊΠ° (Ρ‚.Π΅. Π΅Π³ΠΎ отсутствиСм), Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½Ρ‹ΠΌ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ΠΎΠΌ заряда кондСнсатора.

Заряд кондСнсатора. НапряТСниС

Π’ самом Π½Π°Ρ‡Π°Π»Π΅ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° зарядки, напряТСниС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ кондСнсатора равняСтся Π½ΡƒΠ»ΡŽ. Как Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… Π½Π°Ρ‡ΠΈΠ½Π°ΡŽΡ‚ ΠΏΠΎΡΠ²Π»ΡΡ‚ΡŒΡΡ заряТСнныС частицы, ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΠΈΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌΠΈ зарядами Π²ΠΎΠ·Π½ΠΈΠΊΠ°Π΅Ρ‚ напряТСниС. ΠŸΡ€ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ΠΎΠΉ этому являСтся диэлСктрик ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ Β«ΠΌΠ΅ΡˆΠ°Π΅Ρ‚Β» стрСмящимся Π΄Ρ€ΡƒΠ³ ΠΊ Π΄Ρ€ΡƒΠ³Ρƒ зарядам с ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½Ρ‹ΠΌ Π·Π½Π°ΠΊΠΎΠΌ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΉΡ‚ΠΈ Π½Π° Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΡƒΡŽ сторону кондСнсатора.

На Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ этапС зарядки, напряТСниС быстро растСт, ΠΏΠΎΡ‚ΠΎΠΌΡƒ Ρ‡Ρ‚ΠΎ большой Ρ‚ΠΎΠΊ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ быстро ΡƒΠ²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ количСство заряТСнных частиц Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ…. Π§Π΅ΠΌ большС заряТаСтся кондСнсатор, Ρ‚Π΅ΠΌ мСньшС Ρ‚ΠΎΠΊ, ΠΈ Ρ‚eΠΌ ΠΌΠ΅Π΄Π»Π΅Π½Π½Π΅Π΅ растСт напряТСниС. Π’ ΠΊΠΎΠ½Ρ†Π΅ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π°, напряТСниС Π½Π° кондСнсаторС ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΏΡ€Π΅ΠΊΡ€Π°Ρ‚ΠΈΡ‚ рост, ΠΈ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Ρ€Π°Π²Π½ΡΡ‚ΡŒΡΡ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½ΠΈΡŽ Π½Π° источникС питания.

Как Π²ΠΈΠ΄Π½ΠΎ Π½Π° Π³Ρ€Π°Ρ„ΠΈΠΊΠ΅, сила Ρ‚ΠΎΠΊΠ° кондСнсатора Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΌΡƒΡŽ зависит ΠΎΡ‚ измСнСния напряТСния.

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° для нахоТдСния Ρ‚ΠΎΠΊΠ° кондСнсатора Π²ΠΎ врСмя ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π°:

  • Ic β€” Ρ‚ΠΎΠΊ кондСнсатора
  • C β€” Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора
  • Ξ”Vc/Ξ”t – ИзмСнСниС напряТСния Π½Π° кондСнсаторС Π·Π° ΠΎΡ‚Ρ€Π΅Π·ΠΎΠΊ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ

Разряд кондСнсатора

ПослС Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ ΠΊΠ°ΠΊ кондСнсатор зарядился, ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΡŽΡ‡ΠΈΠΌ источник питания ΠΈ ΠΏΠΎΠ΄ΠΊΠ»ΡŽΡ‡ΠΈΠΌ Π½Π°Π³Ρ€ΡƒΠ·ΠΊΡƒ R. Π’Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ кондСнсатор ΡƒΠΆΠ΅ заряТСн, ΠΎΠ½ сам прСвратился Π² источник питания. Нагрузка R ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠ²Π°Π»Π° ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠ΄ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами. ΠžΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ заряТСнныС элСктроны, Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠ»Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ Π½Π° ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ пластинС, согласно силС притяТСния ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΠΈΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌΠΈ зарядами, двинутся Π² сторону ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ заряТСнных ΠΈΠΎΠ½ΠΎΠ² Π½Π° Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ пластинС.

Π’ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ ΠΏΠΎΠ΄ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΡ R, напряТСниС Π½Π° кондСнсаторС Ρ‚ΠΎ ΠΆΠ΅, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΈ послС окончания ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄Π° зарядки. ΠΠ°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ Ρ‚ΠΎΠΊ ΠΏΠΎ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ Ома Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Ρ€Π°Π²Π½ΡΡ‚ΡŒΡΡ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½ΠΈΡŽ Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ…, Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½ΠΎΠΌ Π½Π° сопротивлСниС Π½Π°Π³Ρ€ΡƒΠ·ΠΊΠΈ.

Как Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ ΠΏΠΎΠΉΠ΄Π΅Ρ‚ Ρ‚ΠΎΠΊ, кондСнсатор Π½Π°Ρ‡Π½Π΅Ρ‚ Ρ€Π°Π·Ρ€ΡΠΆΠ°Ρ‚ΡŒΡΡ. По ΠΌΠ΅Ρ€Π΅ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Ρ€ΠΈ заряда, напряТСниС Π½Π°Ρ‡Π½Π΅Ρ‚ ΠΏΠ°Π΄Π°Ρ‚ΡŒ. Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, Ρ‚ΠΎΠΊ Ρ‚ΠΎΠΆΠ΅ ΡƒΠΏΠ°Π΄Π΅Ρ‚. По ΠΌΠ΅Ρ€Π΅ пониТСния Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠΉ напряТСния ΠΈ Ρ‚ΠΎΠΊΠ°, Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡΠ½ΠΈΠΆΠ°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΈΡ… ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ падСния.

ВрСмя зарядки ΠΈ разрядки кондСнсатора зависит ΠΎΡ‚ Π΄Π²ΡƒΡ… ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΎΠ² – Смкости кондСнсатора C ΠΈ ΠΎΠ±Ρ‰Π΅Π³ΠΎ сопротивлСния Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ R. Π§Π΅ΠΌ большС Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора, Ρ‚Π΅ΠΌ большСС количСство заряда Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΠΉΡ‚ΠΈ ΠΏΠΎ Ρ†Π΅ΠΏΠΈ, ΠΈ Ρ‚Π΅ΠΌ большС Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΏΠΎΡ‚Ρ€Π΅Π±ΡƒΠ΅Ρ‚ процСсс зарядки/разрядки ( Ρ‚ΠΎΠΊ опрСдСляСтся ΠΊΠ°ΠΊ количСство заряда, ΠΏΡ€ΠΎΡˆΠ΅Π΄ΡˆΠ΅Π³ΠΎ ΠΏΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΊΡƒ Π·Π° Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Ρƒ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ). Π§Π΅ΠΌ большС сопротивлСниС R, Ρ‚Π΅ΠΌ мСньшС Ρ‚ΠΎΠΊ. БоотвСтствСнно, большС Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ потрСбуСтся Π½Π° зарядку.

ΠŸΡ€ΠΎΠ΄ΡƒΠΊΡ‚ RC (сопротивлСниС, ΡƒΠΌΠ½ΠΎΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΠ΅ Π½Π° Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ) Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½ΡƒΡŽ константу Ο„ (Ρ‚Π°Ρƒ). Π—Π° ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ Ο„ кондСнсатор заряТаСтся ΠΈΠ»ΠΈ разряТаСтся Π½Π° 63%. Π—Π° ΠΏΡΡ‚ΡŒ Ο„ кондСнсатор заряТаСтся ΠΈΠ»ΠΈ разряТаСтся ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ.

Для наглядности подставим значСния: кондСнсатор Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ Π² 20 ΠΌΠΈΠΊΡ€ΠΎΡ„Π°Ρ€Π°Π΄, сопротивлСниС Π² 1 ΠΊΠΈΠ»ΠΎΠΎΠΌ ΠΈ источник питания Π² 10Π’. ΠŸΡ€ΠΎΡ†Π΅ΡΡ заряда Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π²Ρ‹Π³Π»ΡΠ΄Π΅Ρ‚ΡŒ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ:

Устройство кондСнсатора. ΠžΡ‚ Ρ‡Π΅Π³ΠΎ зависит Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ?

Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ плоского кондСнсатора зависит ΠΎΡ‚ Ρ‚Ρ€Π΅Ρ… основных Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ²:

  • ΠŸΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ пластин β€” A
  • РасстояниС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами – d
  • ΠžΡ‚Π½ΠΎΡΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ диэлСктричСская ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ вСщСства ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами β€” Ι›

ΠŸΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ пластин

Π§Π΅ΠΌ большС ΠΏΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ пластин кондСнсатора, Ρ‚Π΅ΠΌ большС заряТСных частиц ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π½Π° Π½ΠΈΡ… размСстится, ΠΈ Ρ‚Π΅ΠΌ большС Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ.

РасстояниС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами

Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚Π½ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Π° Ρ€Π°ΡΡΡ‚ΠΎΡΠ½ΠΈΡŽ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами. Для Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΎΠ±ΡŠΡΡΠ½ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Ρƒ влияния этого Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π°, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ Π²ΡΠΏΠΎΠΌΠ½ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΌΠ΅Ρ…Π°Π½ΠΈΠΊΡƒ взаимодСйствия зарядов Π² пространствС (элСктростатику).

Если кондСнсатор Π½Π΅ находится Π² элСктричСской Ρ†Π΅ΠΏΠΈ, Ρ‚ΠΎ Π½Π° заряТСнныС частицы, располоТСнныС Π½Π° Π΅Π³ΠΎ пластинах Π²Π»ΠΈΡΡŽΡ‚ Π΄Π²Π΅ силы. ΠŸΠ΅Ρ€Π²Π°Ρ β€” это сила отталкивания ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΈΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌΠΈ зарядами сосСдних частиц Π½Π° ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ пластинС. Вторая – это сила притяТСния Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΠΈΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹Ρ… зарядов ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ частицами, находящимися Π½Π° ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½Ρ‹Ρ… пластинах. ΠŸΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π°Π΅Ρ‚ΡΡ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Ρ‡Π΅ΠΌ Π±Π»ΠΈΠΆΠ΅ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ ΠΊ Π΄Ρ€ΡƒΠ³Ρƒ находятся пластины, Ρ‚Π΅ΠΌ большС суммарная сила притяТСния зарядов с ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½Ρ‹ΠΌ Π·Π½Π°ΠΊΠΎΠΌ, ΠΈ Ρ‚Π΅ΠΌ большС заряда ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ размСстится Π½Π° ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ пластинС.

ΠžΡ‚Π½ΠΎΡΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ диэлСктричСская ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ

НС ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅ Π·Π½Π°Ρ‡ΠΈΠΌΡ‹ΠΌ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ, Π²Π»ΠΈΡΡŽΡ‰ΠΈΠΌ Π½Π° Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора, являСтся Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ΅ свойство ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»Π° ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ ΠΊΠ°ΠΊ ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ диэлСктричСская ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ Ι›. Π­Ρ‚ΠΎ бСзразмСрная физичСская Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, которая ΠΏΠΎΠΊΠ°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ Π²ΠΎ сколько Ρ€Π°Π· сила взаимодСйствия Π΄Π²ΡƒΡ… свободных зарядов Π² диэлСктрикС мСньшС, Ρ‡Π΅ΠΌ Π² Π²Π°ΠΊΡƒΡƒΠΌΠ΅.

ΠœΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»Ρ‹ с Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ высокой диэлСктричСской ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΏΠΎΠ·Π²ΠΎΠ»ΡΡŽΡ‚ ΠΎΠ±Π΅ΡΠΏΠ΅Ρ‡ΠΈΡ‚ΡŒ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΡƒΡŽ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ. ΠžΠ±ΡŠΡΡΠ½ΡΠ΅Ρ‚ΡΡ это эффСктом поляризации – смСщСниСм элСктронов Π°Ρ‚ΠΎΠΌΠΎΠ² диэлСктрика Π² сторону ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ заряТСнной пластины кондСнсатора.

ΠŸΠΎΠ»ΡΡ€ΠΈΠ·Π°Ρ†ΠΈΡ создаСт Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€Π΅Π½Π½Π΅ элСктричСскоС ΠΏΠΎΠ»Π΅ диэлСктрика, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ ослабляСт ΠΎΠ±Ρ‰ΡƒΡŽ Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»Π° (напряТСния) кондСнсатора. НапряТСниС U прСпятствуСт ΠΏΡ€ΠΈΡ‚ΠΎΠΊΡƒ заряда Q Π½Π° кондСнсатор. Π‘Π»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ, ΠΏΠΎΠ½ΠΈΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ напряТСния способствуСт Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ‰Π΅Π½ΠΈΡŽ Π½Π° кондСнсаторС большСго количСства элСктричСского заряда.

НиТС ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Π½Ρ‹ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠΉ диэлСктричСской проницаСмости для Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… изоляционных ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΠΎΠ², ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅ΠΌΡ‹Ρ… Π² кондСнсаторах.

  • Π‘ΡƒΠΌΠ°Π³Π° – ΠΎΡ‚ 2.5 Π΄ΠΎ 3.5
  • Π‘Ρ‚Π΅ΠΊΠ»ΠΎ – ΠΎΡ‚ 3 Π΄ΠΎ 10
  • Блюда – ΠΎΡ‚ 5 Π΄ΠΎ 7
  • ΠŸΠΎΡ€ΠΎΡˆΠΊΠΈ оксидов ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π»Π»ΠΎΠ² – ΠΎΡ‚ 6 Π΄ΠΎ 20

НоминальноС напряТСниС

Π’Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ ΠΏΠΎ значимости характСристикой послС Смкости являСтся максимальноС номинальноС напряТСниС кондСнсатора. Π”Π°Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ ΠΎΠ±ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚ максимальноС напряТСниС, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π²Ρ‹Π΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Ρ‚ΡŒ кондСнсатор. ΠŸΡ€Π΅Π²Ρ‹ΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ этого значСния ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΊ Β«ΠΏΡ€ΠΎΠ±ΠΈΠ²Π°Π½ΠΈΡŽΒ» изолятора ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами ΠΈ ΠΊΠΎΡ€ΠΎΡ‚ΠΊΠΎΠΌΡƒ Π·Π°ΠΌΡ‹ΠΊΠ°Π½ΠΈΡŽ. НоминальноС напряТСниС зависит ΠΎΡ‚ ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»Π° изолятора ΠΈ Π΅Π³ΠΎ Ρ‚ΠΎΠ»Ρ‰ΠΈΠ½Ρ‹ (расстояния ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ).

Π‘Π»Π΅Π΄ΡƒΠ΅Ρ‚ ΠΎΡ‚ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΡ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΏΡ€ΠΈ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π΅ с ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ напряТСниСм Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎ ΡƒΡ‡ΠΈΡ‚Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎ ΠΏΠΈΠΊΠΎΠ²ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ (наибольшСС ΠΌΠ³Π½ΠΎΠ²Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ напряТСния Π·Π° ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄). НапримСр, Ссли эффСктивноС напряТСниС источника питания Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ 50Π’, Ρ‚ΠΎ Π΅Π³ΠΎ ΠΏΠΈΠΊΠΎΠ²ΠΎΠ΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΡΠ²Ρ‹ΡˆΠ΅ 70Π’. БоотвСтствСнно Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ кондСнсатор с Π½ΠΎΠΌΠΈΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ напряТСниСм Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ 70Π’. Однако Π½Π° ΠΏΡ€Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠΊΠ΅, рСкомСндуСтся ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ кондСнсатор с Π½ΠΎΠΌΠΈΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ напряТСниСм Π½Π΅ ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅ Π² Π΄Π²Π° Ρ€Π°Π·Π° ΠΏΡ€Π΅Π²Ρ‹ΡˆΠ°ΡŽΡ‰ΠΈΠΌ максимально Π²ΠΎΠ·ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎΠ΅ напряТСниС, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΊ Π½Π΅ΠΌΡƒ ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½ΠΎ.

Π’ΠΎΠΊ ΡƒΡ‚Π΅Ρ‡ΠΊΠΈ

Π’Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΏΡ€ΠΈ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π΅ кондСнсатора учитываСтся Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠΉ ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ ΠΊΠ°ΠΊ Ρ‚ΠΎΠΊ ΡƒΡ‚Π΅Ρ‡ΠΊΠΈ. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ Π² Ρ€Π΅Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΠΆΠΈΠ·Π½ΠΈ диэлСктрик ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами всС ΠΆΠ΅ пропускаСт малСнький Ρ‚ΠΎΠΊ, это ΠΏΡ€ΠΈΠ²ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ ΠΊ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Ρ€Π΅ со Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π΅ΠΌ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ заряда кондСнсатора.

hightolow.ru

Как Π½Π°ΠΉΡ‚ΠΈ ΠΌΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ заряд кондСнсатора Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π°. ЭнСргия кондСнсатора

ΠšΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ‚ΠΎΡ€Ρ‹ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ Π½Π΅ΠΎΡ‚ΡŠΠ΅ΠΌΠ»Π΅ΠΌΠΎΠΉ Ρ‡Π°ΡΡ‚ΡŒΡŽ элСктричСских схСм. Π’ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²Π΅ случаСв ΠΎΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌΠΈ понятиями, ΠΊΠ°ΠΊ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‡Π΅Π΅ напряТСниС. Π­Ρ‚ΠΈ ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Ρ‹ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΡΠ½ΠΎΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»Π°Π³Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠΌΠΈ.

Π’ Π½Π΅ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Ρ… случаях для Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠ³ΠΎ понимания Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹ упомянутого элСмСнта Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ ΠΈΠΌΠ΅Ρ‚ΡŒ прСдставлСниС, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚ энСргия заряТСнного кондСнсатора, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΎΠ½Π° вычисляСтся ΠΈ ΠΎΡ‚ Ρ‡Π΅Π³ΠΎ зависит.

ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ понятия энСргии

НаиболСС просто вСсти рассуТдСния ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΊ плоскому кондСнсатору. Π’ основС Π΅Π³ΠΎ конструкции Π»Π΅ΠΆΠ°Ρ‚ Π΄Π²Π΅ мСталличСских ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ, Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ Ρ‚ΠΎΠ½ΠΊΠΈΠΌ слоСм диэлСктрика.

Если ΠΏΠΎΠ΄ΠΊΠ»ΡŽΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΊ источнику напряТСния, Ρ‚ΠΎ Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚ΠΈΡ‚ΡŒ Π²Π½ΠΈΠΌΠ°Π½ΠΈΠ΅ Π½Π° ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π΅:

  • На Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ зарядов ΠΏΠΎ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌ элСктричСским ΠΏΠΎΠ»Π΅ΠΌ затрачиваСтся опрСдСлСнная Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π°. Π’ соотвСтствии с Π·Π°ΠΊΠΎΠ½ΠΎΠΌ сохранСния энСргии, эта Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π° равняСтся энСргии заряТСнного кондСнсатора;
  • Π Π°Π·Π½ΠΎΠΈΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎ заряТСнныС ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΡ‚ΡΠ³ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ ΠΊ Π΄Ρ€ΡƒΠ³Ρƒ. ЭнСргия заряТСнного кондСнсатора Π² этом случаС равняСтся Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π΅, Π·Π°Ρ‚Ρ€Π°Ρ‡Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ Π½Π° сблиТСниС пластин Π΄Ρ€ΡƒΠ³ ΠΊ Π΄Ρ€ΡƒΠ³Ρƒ Π²ΠΏΠ»ΠΎΡ‚Π½ΡƒΡŽ.

Π”Π°Π½Π½Ρ‹Π΅ сообраТСния ΠΏΠΎΠ·Π²ΠΎΠ»ΡΡŽΡ‚ ΡΠ΄Π΅Π»Π°Ρ‚ΡŒ Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρƒ энСргии заряТСнного кондСнсатора ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΡ‚ΡŒ нСсколькими способами.

Π’Ρ‹Π²ΠΎΠ΄ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹

ЭнСргия заряТСнного плоского кондСнсатора Π½Π°ΠΈΠ±ΠΎΠ»Π΅Π΅ просто опрСдСляСтся, исходя ΠΈΠ· Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹ ΠΏΠΎ сблиТСнию ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ.

Рассмотрим силу притяТСния Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ‡Π½ΠΎΠ³ΠΎ заряда ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΈΠ· ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ ΠΊ ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½ΠΎΠΉ:

Π’ Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΌ Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ q0 – Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° заряда, E – Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ поля ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ.

ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ элСктричСского поля опрСдСляСтся ΠΈΠ· выраТСния:

E=q/(2Ξ΅0S), Π³Π΄Π΅:

  • q – Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° заряда,
  • Ξ΅0 – элСктричСская постоянная,
  • S – ΠΏΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ,

Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρƒ силы притяТСния ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π·Π°ΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ ΠΊΠ°ΠΊ:

Для всСх зарядов сила взаимодСйствия ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ, соотвСтствСнно, составляСт:

Π Π°Π±ΠΎΡ‚Π° ΠΏΠΎ сблиТСнию пластин равняСтся ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ·Π²Π΅Π΄Π΅Π½ΠΈΡŽ силы взаимодСйствия Π½Π° ΠΏΡ€ΠΎΠΉΠ΄Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ расстояниС. Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, энСргия заряТСнного кондСнсатора опрСдСляСтся Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ΠΌ:

Π’Π°ΠΆΠ½ΠΎ! Π’ ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Π½Π½ΠΎΠΌ Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ Π΄ΠΎΠ»ΠΆΠ½Π° Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Ρ€Π°Π·Π½ΠΈΡ†Π° Π² полоТСниях пластин. Записывая Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ ΠΎΠ΄Π½Ρƒ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρƒ d, ΠΏΠΎΠ΄Ρ€Π°Π·ΡƒΠΌΠ΅Π²Π°Π΅ΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΊΠΎΠ½Π΅Ρ‡Π½Ρ‹ΠΌ Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚ΠΎΠΌ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠ΅ сблиТСниС, Ρ‚ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ d2=0.

Π‘ ΡƒΡ‡Π΅Ρ‚ΠΎΠΌ ΠΏΡ€Π΅Π΄Ρ‹Π΄ΡƒΡ‰ΠΈΡ… Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΉ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π·Π°ΠΏΠΈΡΠ°Ρ‚ΡŒ:

Π˜Π·Π²Π΅ΡΡ‚Π½ΠΎ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ плоского кондСнсатора опрСдСляСтся ΠΈΠ· Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ выраТСния:

Π’ Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚Π΅ энСргия опрСдСляСтся ΠΊΠ°ΠΊ:

ΠŸΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Π½Π΅ΡƒΠ΄ΠΎΠ±Π½ΠΎ Ρ‚Π΅ΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π²Ρ‹Π·Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ затруднСния опрСдСлСния заряда Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ…. К ΡΡ‡Π°ΡΡ‚ΡŒΡŽ, заряд, Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΈ напряТСниС ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ ΡΡ‚Ρ€ΠΎΠ³ΡƒΡŽ взаимосвязь:

Π’Π΅ΠΏΠ΅Ρ€ΡŒ Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΏΡ€ΠΈΠ½ΠΈΠΌΠ°Π΅Ρ‚ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ понятный Π²ΠΈΠ΄:

ΠŸΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ справСдливо для кондСнсаторов Π»ΡŽΠ±Ρ‹Ρ… Ρ‚ΠΈΠΏΠΎΠ², Π½Π΅ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ плоских, ΠΈ позволяСт Π±Π΅Π· Π·Π°Ρ‚Ρ€ΡƒΠ΄Π½Π΅Π½ΠΈΠΉ Π² любой ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡ‚ΡŒ Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠ»Π΅Π½Π½ΡƒΡŽ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ. Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ обозначаСтся Π½Π° корпусС ΠΈ являСтся Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ΠΎΠΉ постоянной. Π’ ΠΊΡ€Π°ΠΉΠ½Π΅ΠΌ случаС Π΅Π΅ нСслоТно ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Ρ€ΡΡ‚ΡŒ, ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡ ΡΠΏΠ΅Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ ΠΏΡ€ΠΈΠ±ΠΎΡ€Ρ‹. НапряТСниС измСряСтся Π²ΠΎΠ»ΡŒΡ‚ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΎΠΌ с Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎΠΉ Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ. К Ρ‚ΠΎΠΌΡƒ ΠΆΠ΅ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ просто Π·Π°Ρ€ΡΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒ кондСнсатор Π½Π΅ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ (мСньшим напряТСниСм), снизив, Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, Π·Π°ΠΏΠ°ΡΠ΅Π½Π½ΡƒΡŽ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ.

Для Ρ‡Π΅Π³ΠΎ Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ Π·Π½Π°Ρ‚ΡŒ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ

Π’ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²Π΅ случаСв примСнСния СмкостСй Π² элСктричСских цСпях понятиС энСргии Π½Π΅ употрСбляСтся. ОсобСнно это относится ΠΊ врСмя,- ΠΈ Ρ‡Π°ΡΡ‚ΠΎΡ‚ΠΎΠ·Π°Π΄Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠΌ цСпям, Ρ„ΠΈΠ»ΡŒΡ‚Ρ€Π°ΠΌ. Но Π΅ΡΡ‚ΡŒ области, Π³Π΄Π΅ Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚Π΅Π»ΠΈ энСргии. НаиболСС яркий ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ –фотографичСскиС Π²ΡΠΏΡ‹ΡˆΠΊΠΈ. Π’ Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ кондСнсаторС энСргия источника питания накапливаСтся ΡΡ€Π°Π²Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΌΠ΅Π΄Π»Π΅Π½Π½ΠΎ – нСсколько сСкунд, Π½ΠΎ разряд происходит практичСски ΠΌΠ³Π½ΠΎΠ²Π΅Π½Π½ΠΎ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· элСктроды ΠΈΠΌΠΏΡƒΠ»ΡŒΡΠ½ΠΎΠΉ Π»Π°ΠΌΠΏΡ‹.

ΠšΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ‚ΠΎΡ€, ΠΏΠΎΠ΄ΠΎΠ±Π½ΠΎ аккумулятору, слуТит для накоплСния элСктричСского заряда, Π½ΠΎ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ этими элСмСнтами Π΅ΡΡ‚ΡŒ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠΉ. Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ аккумулятора нСсравнСнно Π²Ρ‹ΡˆΠ΅, Ρ‡Π΅ΠΌ Ρƒ кондСнсатора, Π½ΠΎ послСдний способСн ΠΎΡ‚Π΄Π°Ρ‚ΡŒ Π΅Π΅ практичСски ΠΌΠ³Π½ΠΎΠ²Π΅Π½Π½ΠΎ. Π›ΠΈΡˆΡŒ Π½Π΅Π΄Π°Π²Π½ΠΎ, с появлСниСм ионисторов, это Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ нСсколько сгладилось.

Какова ΠΆΠ΅ ориСнтировочная Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° энСргии? МоТно для ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π° Π²Ρ‹Ρ‡ΠΈΡΠ»ΠΈΡ‚ΡŒ Π΅Π΅ для ΡƒΠΆΠ΅ упомянутой Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎΠ²ΡΠΏΡ‹ΡˆΠΊΠΈ. ΠŸΡƒΡΠΊΠ°ΠΉ, напряТСниС питания составляСт 300 Π’, Π° Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ кондСнсатора – 1000 ΠΌΠΊΠ€. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠΌ зарядС Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° энСргии составит 45 Π”ΠΆ. Π­Ρ‚ΠΎ довольно большая Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°. ΠŸΡ€ΠΈΠΊΠΎΡΠ½ΠΎΠ²Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΊ Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄Π°ΠΌ заряТСнного элСмСнта ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ привСсти ΠΊ нСсчастному ΡΠ»ΡƒΡ‡Π°ΡŽ.

Как ΠΈ любая систСма заряТСн-Π½Ρ‹Ρ… Ρ‚Π΅Π», кондСнсатор ΠΎΠ±Π»Π°Π΄Π°Π΅Ρ‚ энСр-Π³ΠΈΠ΅ΠΉ. Π’Ρ‹Ρ‡ΠΈΡΠ»ΠΈΡ‚ΡŒ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ заряТСн-Π½ΠΎΠ³ΠΎ плоского кондСнсатора с ΠΎΠ΄Π½ΠΎ-Ρ€ΠΎΠ΄Π½Ρ‹ΠΌ ΠΏΠΎΠ»Π΅ΠΌ Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€ΠΈ Π½Π΅Π³ΠΎ Π½Π΅-слоТно.

ЭнСргия заряТСнного кондСнса-Ρ‚ΠΎΡ€Π°.

Для Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π·Π°Ρ€ΡΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒ кондСнсатор, Π½ΡƒΠΆΠ½ΠΎ ΡΠΎΠ²Π΅Ρ€ΡˆΠΈΡ‚ΡŒ Ρ€Π°Π±ΠΎ-Ρ‚Ρƒ ΠΏΠΎ Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΡŽ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… ΠΈ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… зарядов. Богласно Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρƒ сохранСния энСргии эта Ρ€Π°-Π±ΠΎΡ‚Π° Ρ€Π°Π²Π½Π° энСргии кондСнсатора. Π’ Ρ‚ΠΎΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ заряТСнный кондСнсатор ΠΎΠ±Π»Π°Π΄Π°Π΅Ρ‚ энСргиСй, ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΡƒΠ±Π΅Π΄ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ, Ссли Ρ€Π°Π·Ρ€ΡΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒ Π΅Π³ΠΎ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· Ρ†Π΅ΠΏΡŒ, со-Π΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Ρ‰ΡƒΡŽ Π»Π°ΠΌΠΏΡƒ накаливания, рас-ΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Π½Π½ΡƒΡŽ Π½Π° напряТСниС Π² Π½Π΅-сколько Π²ΠΎΠ»ΡŒΡ‚ (рис. 4). ΠŸΡ€ΠΈ Ρ€Π°Π·-рядкС кондСнсатора Π»Π°ΠΌΠΏΠ° вспыхи-Π²Π°Π΅Ρ‚. ЭнСргия кондСнсатора ΠΏΡ€Π΅-вращаСтся Π² Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ΅ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡ‹: Ρ‚Π΅ΠΏΠ»ΠΎ-Π²ΡƒΡŽ, ΡΠ²Π΅Ρ‚ΠΎΠ²ΡƒΡŽ.

Π’Ρ‹Π²Π΅Π΄Π΅ΠΌ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρƒ для энСргии плоского кондСнсатора .

ΠΠ°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ поля, созданного зарядом ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΈΠ· пластин, Ρ€Π°Π²Π½Π° Π•/2, Π³Π΄Π΅ Π• β€” Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ поля Π² кондСнсаторС. Π’ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΡ€ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΌ ΠΏΠΎΠ»Π΅ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ пластины находится заряд q, распрСдСлСнный ΠΏΠΎ повСрхности Π΄Ρ€Ρƒ-Π³ΠΎΠΉ пластины (рис. 5). Богласно Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅ W p = qEd. для ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ энСргии заряда Π² ΠΎΠ΄Π½ΠΎΡ€ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΌ ΠΏΠΎΠ»Π΅ энСргия кондСнсатора Ρ€Π°Π²Π½Π°:

МоТно Π΄ΠΎΠΊΠ°Π·Π°Ρ‚ΡŒ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ эти Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒ-Π»Ρ‹ справСдливы для энСргии любого кондСнсатора, Π° Π½Π΅ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ для плос-ΠΊΠΎΠ³ΠΎ.

ЭнСргия элСктричСского поля.

Богласно Ρ‚Π΅ΠΎΡ€ΠΈΠΈ близкодСйствия вся энСргия взаимодСйствия заряТСнных Ρ‚Π΅Π» сконцСнтрирована Π² элСктричС-ском ΠΏΠΎΠ»Π΅ этих Ρ‚Π΅Π». Π—Π½Π°Ρ‡ΠΈΡ‚, энСргия ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½Π° Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· ΠΎΡΠ½ΠΎΠ²Π½ΡƒΡŽ характСристику поля β€” напря-ΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ.

Π’Π°ΠΊ ΠΊΠ°ΠΊ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ элСктри-чСского поля прямо ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒ-Π½Π° разности ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΠΎΠ²

(U = Ed), Ρ‚ΠΎ согласно Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅

энСргия кондСнсатора прямо ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€-Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Π° напряТСнности элСктри-чСского поля Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€ΠΈ Π½Π΅Π³ΠΎ: W p ~ E 2 . Π”Π΅Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ расчСт Π΄Π°Π΅Ρ‚ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π΅ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ для энСргии поля, приходя-щСйся Π½Π° Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Ρƒ объСма, Ρ‚.Π΅. для плотности энСргии:

Π³Π΄Π΅ Ξ΅ 0 β€” элСктричСская постоянная

ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ кондСнсаторов.

Π­Π½Π΅Ρ€-гия кондСнсатора ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ Π½Π΅ ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ Π²Π΅Π»ΠΈΠΊΠ° β€” Π½Π΅ Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ сотСн Π΄ΠΆΠΎΡƒΠ»Π΅ΠΉ. К Ρ‚ΠΎΠΌΡƒ ΠΆΠ΅ ΠΎΠ½Π° Π½Π΅ сохраняСтся Π΄ΠΎΠ»Π³ΠΎ ΠΈΠ·-Π·Π° Π½Π΅ΠΈΠ·Π±Π΅ΠΆΠ½ΠΎΠΉ ΡƒΡ‚Π΅Ρ‡ΠΊΠΈ заряда. ΠŸΠΎΡΡ‚ΠΎΠΌΡƒ заряТСнныС кондСнсаторы Π½Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π·Π°ΠΌΠ΅Π½ΠΈΡ‚ΡŒ, Π½Π°ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€, Π°ΠΊΠΊΡƒ-муляторы Π² качСствС источников элСктричСской энСргии.

Но это совсСм Π½Π΅ ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚, Ρ‡Ρ‚ΠΎ кондСнсаторы ΠΊΠ°ΠΊ Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚Π΅Π»ΠΈ энСргии Π½Π΅ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠ»ΠΈ практичСского ΠΏΡ€ΠΈ-мСнСния. Они ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ ΠΎΠ΄Π½ΠΎ Π²Π°ΠΆΠ½ΠΎΠ΅ свойство: кондСнсаторы ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π½Π°-ΠΊΠ°ΠΏΠ»ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅ Π΄Π»ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ врСмя, Π° ΠΏΡ€ΠΈ разрядкС Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· Ρ†Π΅

erfa.ru

Заряд кондСнсатора, тСория ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡

ΠžΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΈ заряд кондСнсатора

Π’ΠΎΠ·ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚ΡŒ элСктричСский заряд зависит ΠΎΡ‚ Π³Π»Π°Π²Π½ΠΎΠΉ характСристики кондСнсатора – Смкости (C).

По своСму Π½Π°Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΡŽ кондСнсатор ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΡƒΠΏΠΎΠ΄ΠΎΠ±ΠΈΡ‚ΡŒ Π±Π°Ρ‚Π°Ρ€Π΅ΠΉΠΊΠ΅. Однако сущСствуСт ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ Π² ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏΠ°Ρ… Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹ этих элСмСнтов. ΠžΡ‚Π»ΠΈΡ‡Π°ΡŽΡ‚ΡΡ, Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΌΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Смкости ΠΈ скорости зарядки ΠΈ разряда кондСнсатора ΠΈ Π±Π°Ρ‚Π°Ρ€Π΅ΠΉΠΊΠΈ.

Если ΠΊ кондСнсатору ΠΏΡ€ΠΈΡΠΎΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ‚ΡŒ источник напряТСния (рис.1), Ρ‚ΠΎ Π½Π° ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΈΠ· пластин кондСнсатора станут Π½Π°ΠΊΠ°ΠΏΠ»ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ заряды (элСктроны), Π½Π° Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΉ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ частицы (ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ ΠΈΠΎΠ½Ρ‹). ΠœΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ кондСнсатора находится диэлСктрик, вслСдствиС этого, заряды Π½Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π±Ρ€Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π½Π° ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½ΡƒΡŽ пластину. Однако Π·Π°ΠΌΠ΅Ρ‚ΠΈΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ элСктроны Π΄Π²ΠΈΠ³Π°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΡ‚ источника Ρ‚ΠΎΠΊΠ° Π΄ΠΎ пластины кондСнсатора.

ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΎΠ½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ соСдинСнии кондСнсатора ΠΈ источника Ρ‚ΠΎΠΊΠ° Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… кондСнсатора ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ свободного мСста. Π­Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚, Ρ‡Ρ‚ΠΎ сопротивлСниС Ρ‚ΠΎΠΊΡƒ этот ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ минимально, сам Ρ‚ΠΎΠΊ максималСн. Π’ Ρ…ΠΎΠ΄Π΅ зарядки кондСнсатора сила Ρ‚ΠΎΠΊΠ° Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ постСпСнно ΠΏΠ°Π΄Π°Π΅Ρ‚, Π΄ΠΎ Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π° ΠΏΠΎΠΊΠ° Π½Π΅ закончится свободноС мСсто Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ…. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΠΉ зарядкС кондСнсатора Ρ‚ΠΎΠΊ Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ прСкратится.

ВрСмя, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ затрачиваСтся Π½Π° зарядку кондСнсатора ΠΎΡ‚ Π½ΡƒΠ»Π΅Π²ΠΎΠ³ΠΎ заряда (максимального Ρ‚ΠΎΠΊΠ°) Π΄ΠΎ ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ заряТСнного кондСнсатора (минимальная ΠΈΠ»ΠΈ нулСвая сила Ρ‚ΠΎΠΊΠ°) Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Ρ…ΠΎΠ΄Π½Ρ‹ΠΌ ΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΎΠ΄ΠΎΠΌ заряда кондСнсатора. На ΠΏΡ€Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠΊΠ΅ процСсс зарядки кондСнсатора ΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°ΡŽΡ‚ Π·Π°ΠΊΠΎΠ½Ρ‡Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ, Ссли сила Ρ‚ΠΎΠΊΠ° ΡƒΠΌΠ΅Π½ΡŒΡˆΠΈΠ»Π°ΡΡŒ Π΄ΠΎ 1% ΠΎΡ‚ Π½Π°Ρ‡Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹.

Π’Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° заряда кондСнсатора (q) связана с Π΅Π³ΠΎ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ (C) ΠΈ Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΠΎΠ² (U) ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π΅Π³ΠΎ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ ΠΊΠ°ΠΊ:

Β  Β 

ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ Ρ€Π΅ΡˆΠ΅Π½ΠΈΡ Π·Π°Π΄Π°Ρ‡

ΠŸΠΎΠ½Ρ€Π°Π²ΠΈΠ»ΡΡ сайт? РасскаТи Π΄Ρ€ΡƒΠ·ΡŒΡΠΌ!

ru.solverbook.com

ΠœΠ°ΠΊΡΠΈΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ заряд кондСнсатора Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· силу Ρ‚ΠΎΠΊΠ°. Зарядка кондСнсатора ΠΎΡ‚ источника постоянной эдс

Π‘ΠΎΠ΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Π½ΠΈΠ΅:

Одним ΠΈΠ· Π²Π°ΠΆΠ½Ρ‹Ρ… элСмСнтов элСктричСской Ρ†Π΅ΠΏΠΈ являСтся кондСнсатор, Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹ для ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ ΠΏΠΎΠ·Π²ΠΎΠ»ΡΡŽΡ‚ Ρ€Π°ΡΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈ ΠΏΠΎΠ΄ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π°ΠΈΠ±ΠΎΠ»Π΅Π΅ подходящий Π²Π°Ρ€ΠΈΠ°Π½Ρ‚. Основная функция Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ устройства Π·Π°ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Π΅Ρ‚ΡΡ Π² Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠ»Π΅Π½ΠΈΠΈ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ количСства элСктроэнСргии. ΠŸΡ€ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉΡˆΠ°Ρ систСма Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Π΅Ρ‚ Π² сСбя Π΄Π²Π° элСктрода ΠΈΠ»ΠΈ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ, Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ собой диэлСктриком.

Π’ Ρ‡Π΅ΠΌ измСряСтся Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора

Одной ΠΈΠ· Π²Π°ΠΆΠ½Π΅ΠΉΡˆΠΈΡ… характСристик кондСнсатора являСтся Π΅Π³ΠΎ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ. Π”Π°Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ опрСдСляСтся количСством элСктроэнСргии, Π½Π°ΠΊΠ°ΠΏΠ»ΠΈΠ²Π°Π΅ΠΌΠΎΠΉ этим ΠΏΡ€ΠΈΠ±ΠΎΡ€ΠΎΠΌ. НакоплСниС происходит Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ элСктронов. Π˜Ρ… количСство, ΠΏΠΎΠΌΠ΅Ρ‰Π°ΡŽΡ‰Π΅Π΅ΡΡ Π² кондСнсаторС, опрСдСляСт Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρƒ Смкости ΠΊΠΎΠ½ΠΊΡ€Π΅Ρ‚Π½ΠΎΠ³ΠΎ устройства.

Для измСрСния Смкости примСняСтся Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Π° — Ρ„Π°Ρ€Π°Π΄Π°. Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора Π² 1 Ρ„Π°Ρ€Π°Π΄Ρƒ соотвСтствуСт элСктричСскому заряду Π² 1 ΠΊΡƒΠ»ΠΎΠ½, Π° Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΠΎΠ² Ρ€Π°Π²Π½Π° 1 Π²ΠΎΠ»ΡŒΡ‚Ρƒ. Π­Ρ‚Π° классичСская Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²ΠΊΠ° Π½Π΅ ΠΏΠΎΠ΄Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ для практичСских расчСтов, ΠΏΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ Π² кондСнсаторС ΡΠΎΠ±ΠΈΡ€Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π½Π΅ заряды, Π° элСктроны. Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ любого кондСнсатора находится Π² прямой зависимости ΠΎΡ‚ объСма элСктронов, способных Π½Π°ΠΊΠ°ΠΏΠ»ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ ΠΏΡ€ΠΈ Π½ΠΎΡ€ΠΌΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‡Π΅ΠΌ Ρ€Π΅ΠΆΠΈΠΌΠ΅. Для обозначСния Смкости всС Ρ€Π°Π²Π½ΠΎ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅Ρ‚ΡΡ Ρ„Π°Ρ€Π°Π΄Π°, Π° количСствСнныС ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€Ρ‹ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΠΎ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅: Π‘ = Q / U, Π³Π΄Π΅ Π‘ ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ, Q — заряд Π² ΠΊΡƒΠ»ΠΎΠ½Π°Ρ…, Π° U являСтся напряТСниСм. Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, просматриваСтся взаимная связь заряда ΠΈ напряТСния, ΠΎΠΊΠ°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‰ΠΈΡ… влияниС Π½Π° ΡΠΏΠΎΡΠΎΠ±Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора ΠΊ накоплСнию ΠΈ ΡƒΠ΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Π½ΠΈΡŽ ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ количСства элСктричСства.

Для расчСтов ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅Ρ‚ΡΡ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π°:
Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΉ Ξ΅ 0 = 8,854187817 Ρ… 10 -12 Ρ„/ΠΌ прСдставляСт собой ΠΏΠΎΡΡ‚ΠΎΡΠ½Π½ΡƒΡŽ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρƒ. ΠŸΡ€ΠΎΡ‡ΠΈΠ΅ Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Ρ‹: Ξ΅ — являСтся диэлСктричСской ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ диэлСктрика, находящСгося ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ, S — ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚ ΠΏΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ, Π° d — Π·Π°Π·ΠΎΡ€ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ.

Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° энСргии кондСнсатора

Π‘ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ самым тСсным ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ связана другая Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π°, извСстная ΠΊΠ°ΠΊ . ПослС зарядки любого кондСнсатора, Π² Π½Π΅ΠΌ образуСтся ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ количСство энСргии, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ΅ Π² дальнСйшСм выдСляСтся Π² процСссС разрядки. Π‘ этой ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ энСргиСй Π²ΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°ΡŽΡ‚ Π²ΠΎ взаимодСйствиС ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ кондСнсатора. Π’ Π½ΠΈΡ… ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ Ρ€Π°Π·Π½ΠΎΠΈΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹Π΅ заряды, ΠΏΡ€ΠΈΡ‚ΡΠ³ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ΡΡ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ ΠΊ Π΄Ρ€ΡƒΠ³Ρƒ.

Π³Π΄Π΅ – элСктричСская постоянная; – ΠΏΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ ΠΊΠ°ΠΆΠ΄ΠΎΠΉ (ΠΈΠ»ΠΈ наимСньшСй) пластины; – расстояниС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами; – диэлСктричСская ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ диэлСктрика, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ находится ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами кондСнсатора.

Заряд Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… Ρ†ΠΈΠ»

erfa.ru

Ρ„ΠΈΠ·ΠΈΠΊΠ° процСссов ΠΈ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° расчёта

ΠšΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ‚ΠΎΡ€ β€” Ρ„ΡƒΠ½Π΄Π°ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ элСктронный ΠΊΠΎΠΌΠΏΠΎΠ½Π΅Π½Ρ‚ (наряду с рСзистором ΠΈ ΠΊΠ°Ρ‚ΡƒΡˆΠΊΠΎΠΉ индуктивности), ΠΏΡ€Π΅Π΄Π½Π°Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ для накоплСния элСктричСской энСргии. Π›ΡƒΡ‡ΡˆΠ΅ΠΉ Π°Π½Π°Π»ΠΎΠ³ΠΈΠ΅ΠΉ Π΅Π³ΠΎ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ сравнСниС с аккумуляторной Π±Π°Ρ‚Π°Ρ€Π΅Π΅ΠΉ. Однако основой устройства послСднСй ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΎΠ±Ρ€Π°Ρ‚ΠΈΠΌΡ‹Π΅ химичСскиС Ρ€Π΅Π°ΠΊΡ†ΠΈΠΈ, Π° Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠ»Π΅Π½ΠΈΠ΅ заряда Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… кондСнсатора ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΠΈΡΠΊΠ»ΡŽΡ‡ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΡΠ»Π΅ΠΊΡ‚Ρ€ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Ρƒ.

Устройство ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΠ½Ρ†ΠΈΠΏ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρ‹

Π’ ΠΏΡ€ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉΡˆΠ΅ΠΌ Π²Π°Ρ€ΠΈΠ°Π½Ρ‚Π΅ конструкция состоит ΠΈΠ· Π΄Π²ΡƒΡ… элСктродов Π² Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ΅ проводящих пластин (Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°Π΅ΠΌΡ‹Ρ… ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°ΠΌΠΈ), Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Ρ‘Π½Π½Ρ‹Ρ… диэлСктриком, Ρ‚ΠΎΠ»Ρ‰ΠΈΠ½Π° ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ Π½ΠΈΡ‡Ρ‚ΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΌΠ°Π»Π° ΠΏΠΎ ΡΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΡŽ с Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€Π°ΠΌΠΈ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ. ΠŸΡ€Π°ΠΊΡ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈ примСняСмыС радиоэлСктронныС ΠΊΠΎΠΌΠΏΠΎΠ½Π΅Π½Ρ‚Ρ‹ содСрТат ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ слоёв диэлСктрика ΠΈ элСктродов. Π’ качСствС обозначСния кондСнсатора Π½Π° схСмС ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ Π΄Π²Π° ΠΏΠ°Ρ€Π°Π»Π»Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… ΠΎΡ‚Ρ€Π΅Π·ΠΊΠ° с пространством ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½ΠΈΠΌΠΈ. Они ΡΠΈΠΌΠ²ΠΎΠ»ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ мСталличСскиС пластины ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ физичСского ΠΏΡ€ΠΈΠ±ΠΎΡ€Π°, элСктричСски Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Ρ‘Π½Π½Ρ‹Π΅ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ собой.

МногиС ΡΡ‡ΠΈΡ‚Π°ΡŽΡ‚ Майкла ЀарадСя Π°Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ изобрСтСния, Π½ΠΎ Π½Π° самом Π΄Π΅Π»Π΅ это Π½Π΅ Ρ‚Π°ΠΊ. Но ΠΎΠ½ сдСлал Π³Π»Π°Π²Π½ΠΎΠ΅ β€” продСмонстрировал ΠΏΠ΅Ρ€Π²Ρ‹Π΅ практичСскиС ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ ΠΈ способы использования этого ΠΏΡ€ΠΈΠ±ΠΎΡ€Π° для хранСния элСктричСского заряда Π² своих экспСримСнтах. Благодаря Π€Π°Ρ€Π°Π΄Π΅ΡŽ чСловСчСство ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠ»ΠΎ способ ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Ρ€ΡΡ‚ΡŒ Π²ΠΎΠ·ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ Π½Π°ΠΊΠ°ΠΏΠ»ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ заряд. Π­Ρ‚Π° Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½Π° называСтся Ρ‘ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΈ измСряСтся Π² Π€Π°Ρ€Π°Π΄Π°Ρ….

Π Π°Π±ΠΎΡ‚Ρƒ кондСнсатора ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΠΈΠ»Π»ΡŽΡΡ‚Ρ€ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π° ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π΅ событий, проходящих Π²ΠΎ Π²ΡΠΏΡ‹ΡˆΠΊΠ΅ Ρ†ΠΈΡ„Ρ€ΠΎΠ²ΠΎΠΉ Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎΠΊΠ°ΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ Π·Π° ΠΎΡ‚Ρ€Π΅Π·ΠΎΠΊ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½Π°ΠΆΠ°Ρ‚ΠΈΠ΅ΠΌ ΠΊΠ½ΠΎΠΏΠΊΠΈ ΠΈ Ρ‚Π΅ΠΌ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ΠΎΠΌ, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° Π²ΡΠΏΡ‹ΡˆΠΊΠ° погаснСт. Основой элСктронной схСмы этого ΠΎΡΠ²Π΅Ρ‚ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ устройства являСтся кондСнсатор, Π² ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌ происходит ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π΅:

  • Зарядка. ПослС наТатия ΠΊΠ½ΠΎΠΏΠΊΠΈ ΠΏΠΎΡ‚ΠΎΠΊ элСктронов ΠΏΡ€ΠΈΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Π² кондСнсатор ΠΈ останавливаСтся Π½Π° ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ ΠΈΠ· Π΅Π³ΠΎ пластин благодаря диэлСктрику. Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ ΠΏΠΎΡ‚ΠΎΠΊ называСтся зарядным Ρ‚ΠΎΠΊΠΎΠΌ.
  • НакоплСниС. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ ΠΏΠΎΠ΄ дСйствиСм элСктродвиТущСй силы всё большС ΠΈ большС элСктронов Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‚ ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°Ρ‚ΡŒ Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΡƒ ΠΈ Ρ€Π°ΡΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»ΡΡ‚ΡŒΡΡ ΠΏΠΎ Π½Π΅ΠΉ, ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ заряд ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ расти Π΄ΠΎ ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°, ΠΏΠΎΠΊΠ° Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠ»Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π» Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΎΡ‚Ρ‚Π°Π»ΠΊΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠΎΡΡ‚ΡƒΠΏΠ°ΡŽΡ‰ΠΈΠΉ ΠΈΠ·Π±Ρ‹Ρ‚ΠΎΡ‡Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΠΎΡ‚ΠΎΠΊ элСктронов. Вторая пластина ΠΈΠ·-Π·Π° Π΄Π΅Ρ„ΠΈΡ†ΠΈΡ‚Π° элСктронов ΠΏΡ€ΠΈΠΎΠ±Ρ€Π΅Ρ‚Π°Π΅Ρ‚ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ заряд, ΠΏΠΎ ΠΌΠΎΠ΄ΡƒΠ»ΡŽ Ρ€Π°Π²Π½Ρ‹ΠΉ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌΡƒ Π½Π° ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΎΠΉ. Зарядный Ρ‚ΠΎΠΊ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΏΡ€ΠΎΡ‚Π΅ΠΊΠ°Ρ‚ΡŒ Π΄ΠΎ Ρ‚Π΅Ρ… ΠΏΠΎΡ€, ΠΏΠΎΠΊΠ° напряТСниС Π½Π° ΠΎΠ±Π΅ΠΈΡ… пластинах Π½Π΅ сравняСтся с ΠΏΡ€ΠΈΠ»ΠΎΠΆΠ΅Π½Π½Ρ‹ΠΌ. Π‘ΠΈΠ»Π° ΠΈΠ»ΠΈ ΡΠΊΠΎΡ€ΠΎΡΡ‚ΡŒ Ρ‚ΠΎΠΊΠ° зарядки Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π½Π°Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ Π½Π° максимальном ΡƒΡ€ΠΎΠ²Π½Π΅ Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° пластины ΠΏΠΎΠ»Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ разряТСны, ΠΈ приблизится ΠΊ Π½ΡƒΠ»ΡŽ Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° напряТСниС Π½Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠ°Ρ… ΠΈ источникС Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‚ Ρ€Π°Π²Π½Ρ‹.
  • Π‘ΠΎΡ…Ρ€Π°Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅. ΠŸΠΎΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΡƒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΊΠΈ заряТСны ΠΏΡ€ΠΎΡ‚ΠΈΠ²ΠΎΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠ½ΠΎ, ΠΈΠΎΠ½Ρ‹ ΠΈ элСктроны Π±ΡƒΠ΄ΡƒΡ‚ ΠΏΡ€ΠΈΡ‚ΡΠ³ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ ΠΊ Π΄Ρ€ΡƒΠ³Ρƒ, Π½ΠΎ Π½Π΅ смогут ΡΠΎΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ ΠΈΠ·-Π·Π° диэлСктричСской прослойки, создавая элСктростатичСскоС ΠΏΠΎΠ»Π΅. Благодаря этому полю кондСнсатор ΡƒΠ΄Π΅Ρ€ΠΆΠΈΠ²Π°Π΅Ρ‚ ΠΈ сохраняСт заряд.
  • Разряд. Если Π² Ρ†Π΅ΠΏΠΈ появляСтся Π²ΠΎΠ·ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒ для элСктронов ΠΏΡ€ΠΎΡ‚Π΅Ρ‡ΡŒ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌ ΠΏΡƒΡ‚Ρ‘ΠΌ, Ρ‚ΠΎ напряТСниС, Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠ»Π΅Π½Π½ΠΎΠ΅ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌΠΈ ΠΈ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌΠΈ зарядами ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ, ΠΌΠ³Π½ΠΎΠ²Π΅Π½Π½ΠΎ рСализуСтся Π² элСктричСский Ρ‚ΠΎΠΊ, ΠΈΠΌΠΏΡƒΠ»ΡŒΡ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ Π² Π»Π°ΠΌΠΏΠ΅ Π²ΡΠΏΡ‹ΡˆΠΊΠΈ прСобразуСтся Π² ΡΠ²Π΅Ρ‚ΠΎΠ²ΡƒΡŽ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ.

Π’Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ Π² Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎΠ²ΡΠΏΡ‹ΡˆΠΊΠ΅ рСализуСтся ΡΠΏΠΎΡΠΎΠ±Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚ΡŒ для ΠΈΠΌΠΏΡƒΠ»ΡŒΡΠ° ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ ΠΈΠ· Π±Π°Ρ‚Π°Ρ€Π΅ΠΈ питания. Аккумулятор Ρ„ΠΎΡ‚ΠΎΠΊΠ°ΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ являСтся устройством, Π½Π°ΠΊΠ°ΠΏΠ»ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‰ΠΈΠΌ ΡΠ½Π΅Ρ€Π³ΠΈΡŽ, Π½ΠΎ ΠΈΠ·-Π·Π° химичСской ΠΏΡ€ΠΈΡ€ΠΎΠ΄Ρ‹ накоплСния Π³Π΅Π½Π΅Ρ€ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ ΠΈ ΠΎΡ‚Π΄Π°Ρ‘Ρ‚ Π΅Ρ‘ ΠΌΠ΅Π΄Π»Π΅Π½Π½ΠΎ.

ΠΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ, заряд ΠΈ напряТСниС

Бвойство кондСнсатора ΡΠΎΡ…Ρ€Π°Π½ΡΡ‚ΡŒ заряд Π½Π° пластинах Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ элСктростатичСского поля называСтся Ρ‘ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ. Π§Π΅ΠΌ большС ΠΏΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ ΠΈ мСньшС расстояниС ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½ΠΈΠΌΠΈ, Ρ‚Π΅ΠΌ большСС количСство заряда ΠΎΠ½ΠΈ способны Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚ΡŒ ΠΈ, соотвСтствСнно, ΠΎΠ±Π»Π°Π΄Π°ΡŽΡ‚ большСй Ρ‘ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠΎΠ΄Π°Ρ‡Π΅ напряТСния Π½Π° кондСнсатор ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡˆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ заряда Q ΠΊ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΆΠ΅Π½ΠΈΡŽ V даст Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ ёмкости Π‘. Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° заряда кондСнсатора Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Π²Ρ‹Π³Π»ΡΠ΄Π΅Ρ‚ΡŒ Ρ‚Π°ΠΊ:

Q=C*V.

ΠœΠ΅Ρ€Π° элСктричСской ёмкости β€” Ρ„Π°Ρ€Π°Π΄ (Π€). Π­Ρ‚Π° Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Π° всСгда ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Π°Ρ ΠΈ Π½Π΅ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠΉ. 1 Π€ Ρ€Π°Π²Π΅Π½ ёмкости кондСнсатора, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ способСн ΡΠΎΡ…Ρ€Π°Π½ΠΈΡ‚ΡŒ заряд Π² 1 ΠΊΡƒΠ»ΠΎΠ½ Π½Π° пластинах с напряТСниСм Π² 1 Π²ΠΎΠ»ΡŒΡ‚.

Π€Π°Ρ€Π°Π΄ β€” ΠΎΡ‡Π΅Π½ΡŒ большая Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Π° измСрСния, для удобства использования ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½ΡΡŽΡ‚ Π² основном Π΅Ρ‘ Π΄ΠΎΠ»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ ΠΌΠ΅Ρ€Ρ‹:

  • ΠœΠΈΠΊΡ€ΠΎΡ„Π°Ρ€Π°Π΄ (ΠΌΠΊΠ€): 1ΠΌΠΊΠ€=1/1000000 Π€.
  • Нанофарад (Π½Π€): 1Π½Π€=1/1000000000 Π€.
  • ΠŸΠΈΠΊΠΎΡ„Π°Ρ€Π°Π΄ (ΠΏΠ€): 1ΠΏΠ€=1/000000000000 Π€.

Π—Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ диэлСктрика

ΠšΡ€ΠΎΠΌΠ΅ ΠΎΠ±Ρ‰Π΅Π³ΠΎ Ρ€Π°Π·ΠΌΠ΅Ρ€Π° ΠΎΠ±ΠΊΠ»Π°Π΄ΠΎΠΊ ΠΈ расстояния ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½ΠΈΠΌΠΈ, сущСствуСт Π΅Ρ‰Ρ‘ ΠΎΠ΄ΠΈΠ½ ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€, Π²Π»ΠΈΡΡŽΡ‰ΠΈΠΉ Π½Π° Ρ‘ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ β€” ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΠ΅ΠΌΡ‹ΠΉ Ρ‚ΠΈΠΏ изолятора. Π€Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€, ΠΏΠΎ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠΌΡƒ опрСдСляСтся ΡΠΏΠΎΡΠΎΠ±Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ диэлСктрика ΠΏΠΎΠ²Ρ‹ΡˆΠ°Ρ‚ΡŒ Ρ‘ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора Π² сравнСнии с Π²Π°ΠΊΡƒΡƒΠΌΠΎΠΌ, называСтся диэлСктричСской ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ ΠΈ описываСтся для Ρ€Π°Π·Π½Ρ‹Ρ… ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»ΠΎΠ² постоянной Π²Π΅Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ½ΠΎΠΉ ΠΎΡ‚ 1 ΠΈ Π΄ΠΎ бСсконСчности (тСорСтичСски):

  • Π²Π°ΠΊΡƒΡƒΠΌ: 1,0000;
  • Π²ΠΎΠ·Π΄ΡƒΡ…: 1,0006;
  • Π±ΡƒΠΌΠ°Π³Π°: 2,5β€”3,5;
  • стСкло: 3β€”10;
  • оксиды ΠΌΠ΅Ρ‚Π°Π»Π»ΠΎΠ² 6β€”20;
  • элСктротСхничСская ΠΊΠ΅Ρ€Π°ΠΌΠΈΠΊΠ°: Π΄ΠΎ 80.

ΠšΡ€ΠΎΠΌΠ΅ кондСнсаторов с Ρ‚Π²Ρ‘Ρ€Π΄Ρ‹ΠΌ диэлСктриком (кСрамичСских, Π±ΡƒΠΌΠ°ΠΆΠ½Ρ‹Ρ…, ΠΏΠ»Ρ‘Π½ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Ρ…) ΡΡƒΡ‰Π΅ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ элСктролитичСскиС. Π’ послСдних ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ Π°Π»ΡŽΠΌΠΈΠ½ΠΈΠ΅Π²Ρ‹Π΅ ΠΈΠ»ΠΈ Ρ‚Π°Π½Ρ‚Π°Π»ΠΎΠ²Ρ‹Π΅ пластины с оксидным ΠΈΠ·ΠΎΠ»ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΌ слоСм Π² качСствС ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ элСктрода ΠΈ раствор элСктролита Π² качСствС Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠ³ΠΎ.

Π“Π»Π°Π²Π½Ρ‹Π΅ особСнности этой конструкции состоят Π² Ρ‚ΠΎΠΌ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ½Π° позволяСт Π½Π°ΠΊΠ°ΠΏΠ»ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΡΡ€Π°Π²Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ Π²Π½ΡƒΡˆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ заряд ΠΏΡ€ΠΈ Π½Π΅Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΡ… Π³Π°Π±Π°Ρ€ΠΈΡ‚Π°Ρ… ΠΈ являСтся полярным элСктричСским Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚Π΅Π»Π΅ΠΌ. Π’ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Π΅Ρ‚ΡΡ Π² ΡΠ»Π΅ΠΊΡ‚Ρ€ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ Ρ†Π΅ΠΏΡŒ с соблюдСниСм полярности.

ЭнСргия, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΡƒΡŽ способны Π½Π°ΠΊΠΎΠΏΠΈΡ‚ΡŒ Π±ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²ΠΎ кондСнсаторов, ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ Π½Π΅Π²Π΅Π»ΠΈΠΊΠ° β€” Π½Π΅ большС сотСн Π΄ΠΆΠΎΡƒΠ»Π΅ΠΉ. К Ρ‚ΠΎΠΌΡƒ ΠΆΠ΅ ΠΎΠ½Π° Π½Π΅ сохраняСтся Π΄ΠΎΠ»Π³ΠΎ ΠΈΠ·-Π·Π° Π½Π΅ΠΈΠ·Π±Π΅ΠΆΠ½ΠΎΠΉ ΡƒΡ‚Π΅Ρ‡ΠΊΠΈ заряда. ΠŸΠΎΡΡ‚ΠΎΠΌΡƒ кондСнсаторы Π½Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π·Π°ΠΌΠ΅Π½ΠΈΡ‚ΡŒ, Π½Π°ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€, аккумуляторныС Π±Π°Ρ‚Π°Ρ€Π΅ΠΈ Π² качСствС источника питания. И хотя ΠΎΠ½ΠΈ способны эффСктивно Π²Ρ‹ΠΏΠΎΠ»Π½ΡΡ‚ΡŒ Ρ‚ΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΎ ΠΎΠ΄Π½Ρƒ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Ρƒ (сохранСниС заряда), ΠΈΡ… ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ вСсьма ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎΠΎΠ±Ρ€Π°Π·Π½ΠΎ Π² элСктричСских цСпях. ΠšΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ‚ΠΎΡ€Ρ‹ ΠΈΡΠΏΠΎΠ»ΡŒΠ·ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ ΠΊΠ°ΠΊ Ρ„ΠΈΠ»ΡŒΡ‚Ρ€Ρ‹, для сглаТивания сСтСвого напряТСния, Π² качСствС устройств синхронизации ΠΈ для Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΡ… Ρ†Π΅Π»Π΅ΠΉ.

220v.guru

ΠšΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ‚ΠΎΡ€Ρ‹ ΠΈ Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ. Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Ρ‹ кондСнсатора

Одним ΠΈΠ· Π²Π°ΠΆΠ½Π΅ΠΉΡˆΠΈΡ… ΠΊΠΎΠΌΠΏΠΎΠ½Π΅Π½Ρ‚ΠΎΠ² элСктричСских Ρ†Π΅ΠΏΠ΅ΠΉ являСтся кондСнсатор. Π’ ΠΎΠ±Ρ‰Π΅ΠΌ Π²ΠΈΠ΄Π΅, кондСнсатор прСдставляСт ΠΈΠ· сСбя Π΄Π²Π΅ пластины проводящСго ΠΌΠ°Ρ‚Π΅Ρ€ΠΈΠ°Π»Π°, ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΌΠΈ Π·Π°ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ диэлСктрик. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠΎΠ΄ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΠΈ кондСнсатора ΠΊ источнику напряТСния, Π½Π° пластинах кондСнсатора появляСтся заряд +Q Π½Π° Π²Π΅Ρ€Ρ…Π½Π΅ΠΉ ΠΈ –Q Π½Π° Π½ΠΈΠΆΠ½Π΅ΠΉ. Π‘ΠΈΠ»Π° Ρ‚ΠΎΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎΡ‚Π΅ΠΊΠ°ΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· кондСнсатор Π²ΠΎ врСмя зарядки описываСтся Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»ΠΎΠΉ:

I= C * (dV/dt)

РСшая Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠ΅ ΡƒΡ€Π°Π²Π½Π΅Π½ΠΈΠ΅ ΠΎΡ‚Π½ΠΎΡΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ V, ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π²Ρ‹Ρ‡ΠΈΡΠ»ΠΈΡ‚ΡŒ Π·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅ напряТСния Π² ΠΌΠΎΠΌΠ΅Π½Ρ‚ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ t.
V = 1/C ∫ Idt

Как Π²ΠΈΠ΄Π½ΠΎ ΠΈΠ· уравнСния, сила Ρ‚ΠΎΠΊΠ° ΠΏΡ€ΠΎΡ‚Π΅ΠΊΠ°ΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· кондСнсатор ΠΏΡ€ΠΎΠΏΠΎΡ€Ρ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Π° измСнСнию напряТСния Π²ΠΎ Π²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½ΠΈ. ΠŸΡ€ΠΈ ΠΎΡ‚ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΠΈ источника питания ΠΎΡ‚ кондСнсатора, заряд Π° Π΅Π³ΠΎ пластинах Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Ρ€Π°Π²Π΅Π½:

Q=C*V

Π“Π΄Π΅, Π‘ – Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора Π² Π€Π°Ρ€Π°Π΄Π°Ρ…, V β€” напряТСниС Π² Π’ΠΎΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ….

Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ кондСнсатора Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΌΡƒΡŽ зависит ΠΎΡ‚ Π΅Π³ΠΎ конструктивных ΠΏΠ°Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ‚Ρ€ΠΎΠ². Π•ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ плоского кондСнсатора ΠΏΠ»ΠΎΡ‰Π°Π΄ΡŒ пластин ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ S с расстояниСм d ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½ΠΈΠΌΠΈ
описываСтся Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»ΠΎΠΉ:

C=(E0 * E * S)/d

Π“Π΄Π΅, E β€” ДиэлСктричСская ΠΏΡ€ΠΎΠ½ΠΈΡ†Π°Π΅ΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ срСды ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ пластинами, E0 β€” ЭлСктричСская постоянная.

На схСмах, кондСнсатор обозначаСтся ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΌΠΈ символами:

ΠŸΡ€ΠΎΠΌΡ‹ΡˆΠ»Π΅Π½Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ Π²Ρ‹ΠΏΡƒΡΠΊΠ°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΊΠ°ΠΊ полярныС Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ нСполярныС кондСнсаторы. ΠŸΡ€ΠΈ Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΠΈ полярных кондСнсаторов слСдуСт ΡΠΎΠ±Π»ΡŽΠ΄Π°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠΎΠ»ΡΡ€Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΡ Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄ΠΎΠ². Π—Π°Ρ‡Π°ΡΡ‚ΡƒΡŽ ΠΎΡ‚Ρ€ΠΈΡ†Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ Π²Ρ‹Π²ΠΎΠ΄ кондСнсатора ΠΏΠΎΠΌΠ΅Ρ‡Π΅Π½ ΡΠΏΠ΅Ρ†ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ, Ρ‡Π°Ρ‰Π΅ всСго нСпосрСдствСнно Π½Π° корпусС кондСнсатора. Π’Π½Π΅ΡˆΠ½ΠΈΠΉ Π²ΠΈΠ΄ Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ кондСнсатора прСдставлСн Π½Π° ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΌ рисункС:

Π’Π½Π΅ΡˆΠ½ΠΈΠΉ Π²ΠΈΠ΄ кСрамичСского кондСнсатора (нСполярного) прСдставлСн Π½Π° ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΌ ΠΈΠ·ΠΎΠ±Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠΈ:

На Π΄Π°Π½Π½Ρ‹Ρ… кондСнсаторах, Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ указываСтся нСпосрСдствСнно Π½Π° корпусС, Π² Π²ΠΈΠ΄Π΅ Ρ†ΠΈΡ„Ρ€ΠΎΠ²ΠΎΠ³ΠΎ обозначСния. Π’Π°Π±Π»ΠΈΡ†Π° этих ΠΎΠ±ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π΅Π½ΠΈΠΉ ΠΏΡ€ΠΈΠ²Π΅Π΄Π΅Π½Π° Π² ΠΊΠΎΠ½Ρ†Π΅ ΡΡ‚Π°Ρ‚ΡŒΠΈ.

ΠŸΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ ΠΈ ΠΏΠ°Ρ€Π°Π»Π»Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ΅ Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π½ΠΈΠ΅

ΠšΠΎΠ½Π΄Π΅Π½ΡΠ°Ρ‚ΠΎΡ€Ρ‹,ΠΊΠ°ΠΊ ΠΈ рСзисторы, ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ ΠΎΠ±ΡŠΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΡΡ‚ΡŒ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ собой ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ ΠΈ ΠΏΠ°Ρ€Π°Π»Π»Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌ соСдинСниСм.

ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ соСдинСнии, общая Π΅ΠΌΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ Ρ€Π°Π²Π½Π°:
(1/CΠΎΠ±Ρ‰) = 1/C1+1/C2+1/C3
ΠŸΡ€ΠΈ ΠΏΠ°Ρ€Π°Π»Π»Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ, Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° Смкости Π·Π°ΠΏΠΈΡˆΠ΅Ρ‚ΡΡ ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ:
Π‘ΠΎΠ±Ρ‰=C1+C2+C3

ЭнСргия запасСнная Π² кондСнсаторС

ΠšΠΎΠ»ΠΈΡ‡Π΅ΡΡ‚Π²ΠΎ энСргии запасСнной кондСнсатором ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Π²Ρ‹Ρ‡ΠΈΡΠ»ΠΈΡ‚ΡŒ согласно ΡΠ»Π΅Π΄ΡƒΡŽΡ‰Π΅ΠΉ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π΅:
E = Β½ * C*V2

mkprog.ru

0 comments on “Заряд кондСнсатора Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° – Π€ΠΎΡ€ΠΌΡƒΠ»Π° заряда кондСнсатора, q

Π”ΠΎΠ±Π°Π²ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΊΠΎΠΌΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Ρ€ΠΈΠΉ

Π’Π°Ρˆ адрСс email Π½Π΅ Π±ΡƒΠ΄Π΅Ρ‚ ΠΎΠΏΡƒΠ±Π»ΠΈΠΊΠΎΠ²Π°Π½. ΠžΠ±ΡΠ·Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ поля ΠΏΠΎΠΌΠ΅Ρ‡Π΅Π½Ρ‹ *