Как называется устройство которое состоит из двух проводников любой формы разделенных диэлектриком

Емкость определяется геометрическими размерами проводника, его формой и электрическими свойствами окружающей среды. Она не зависит от материала, от агрегатного состояния, от полостей внутри проводника (так как все избыточные заряды снаружи). Наличие вблизи проводника других тел изменяет его емкость, так как потенциал проводника зависит от расположения всех зарядов в пространстве.

Единицей электроемкости является 1 Фарад (Ф).

def: 1 Фарад — единица SI электроемкости, равная емкости такого проводника, который, получая заряд 1 Кулон, изменяет свой потенциал на 1 Вольт. (15.2)

Koнденсатор [1] .

def: Конденсатором называется устройство, предназначенное для получения нужных величин электроемкости.

Как правило, конденсатор состоит из двух проводящих тел (обкладок), разделенных диэлектриком. Причем его устройство обычно таково, что электрическое поле почти полностью сосредоточено между обкладками. Собственные емкости обкладок малы по сравнению с емкостью конденсатора, которая по определению равна

где Q- положительный заряд одной из обкладок (на другой обкладке заряд отрицательный), а Dj — разность (или изменение) потенциалов между обкладками.

Если между обкладками не вакуум, а диэлектрик с проницаемостью e , то понятно, что напряженность поля в e раз меньше, разность потенциалов во столько же раз меньше, а емкость, соответственно, больше.

где С0 -емкость вакуумного конденсатора.

Электрическая емкость. Конденсаторы.

Устройство, состоящее из двух проводников, разделенных диэлектриком, называют конденсатором.

Проводники, которые называют обкладками, могут иметь форму плоских пластин, цилиндров, секторов и т.д.

Диэлектрик, разделяющий обкладки, выполняют из специальной массы, трансформаторного масла, парафинированной бумаги, слюды, воздуха и т.д.

Конденсатор, выполненный из плоских пластин, называют плоским.

Емкость плоского конденсатора

(3-5)

Чем меньше расстояние между пластинами, тем больше емкость конденсатора. Если пластины конденсатора замкнуть накоротко (d=0), то его емкость.Это означает, что конденсатор перестает быть накопителем зарядов. Следовательно, проводник имеет емкость, равную бесконечности.

Напряженность поля определяется как

или(3-6)

Электроёмкость. Единицы электроёмкости. Конденсаторы | Физика 10 класс #52 | Инфоурок

Таким образом, чем меньше расстояние между обкладками, тем больше напряженность поля, если напряжение постоянно по величине.

При подключении конденсаторов к источнику питания на их обкладках накапливаются электрические заряды, равные по величине, но обратные по знаку (рис.26).

Опыт показывает, что величина зарядовQ, накапливаемых на любой из обкладок конденсатора, пропорциональна напряжениюU, подводимому к конденсатору, площади поверхности одной обкладкиS, абсолютной диэлектрической проницаемости εсдиэлектрика, который разделяет обкладки, и обратно пропорциональна расстояниюdмежду обкладками.

Q=Uεс S/dили(3-7)

Величины d,S, εс — характеризуют конструктивные параметры конденсатора и связаны соотношением

(3-8)

где С – емкость конденсатора. Т.е. емкость конденсатора характеризует его конструктивные параметры.

(3-9)

Эта формула устанавливает связь между величиной накапливаемых на пластинах зарядов и напряжением, приложенным к обкладкам конденсатора.

При подаче на конденсатор постоянного напряжения на пластинах сосредотачиваются равные количества зарядов противоположных знаков. Причем .

При изменении напряжения изменяется и электрический заряд. При изменении заряда на пластинах меняется и напряжение, а в цепи создается электрический ток, величина которого определяется скоростью изменения заряда на обкладках конденсатора, т.е.

, (3-10)

где

. (3-11)

Или можно записать

(3-12)

Когда заряд положителен и возрастает, ток положителен, и в конденсатор поступает электрическая энергия из внешней цепи. Если же заряд положителен, но убывает, ток отрицателен, и энергия, ранее накопленная в электрическом поле конденсатора, возвращается к источнику.

Ток в проводниках, соединяющих конденсатор с источником, есть ток проводимости. Ток в диэлектрике емкостного элемента является током смещения. Ток проводимости и ток смещения – есть единый процесс изменения зарядов в электрической цепи.

Емкость данного конденсатора есть величина постоянная, и измеряется в фарадах.

[ С ] = 1К/1В = 1Ф (фарада). В электротехнических установках обычно встречаются емкости порядка одной миллионной доли фарады – микрофарады (мкФ): 1мкф=10 -6 ф. Также измеряется емкость в нанофарадах: 1нф=10 -9 ф.

Электрическую емкость можно сравнить с емкостью сосуда при заполнении его газом. При постоянном объеме количество газа в сосуде пропорционально давлению. Чем оно выше, тем большее количество газа вместит сосуд. В этой аналогии давление играет роль напряжения, количество газа соответствует электрическому заряду, постоянное отношение между количеством газа и давлением соответствует емкости. Это сопоставление можно продолжить : механическая прочность стенок сосуда является пределом заполнения его газом — при превышении ее сосуд разорвется. Электрическая прочность диэлектрика между обкладками конденсатора ограничивает напряжение, а следовательно, и заряд, которым можно зарядить конденсатор; при слишком высоком напряжении произойдет пробой диэлектрика.

Блиц олимпиада для студентов — Электротехника

Электротехника

Олимпиада состоит из 10 вопросов.
После прохождения олимпиады вы увидите количество набранных баллов. Каждый правильный ответ — 1 балл.

9-10 правильных ответов — 1 место
8 правильных ответов — 2 место
7 правильных ответов — 3 место
Менее 6 правильных ответов — Участник

Участие в олимпиаде бесплатное. Если вас устраивает результат, вы сможете перейти к оформлению заявки на получение диплома.

Орг. взнос за получение электронного диплома о прохождении блиц-олимпиады составляет Стоимость выпуска диплома о прохождении олимпиады составляет 100 рублей 90 рублей

Данные, которые будут введены в заявке, будут использованы для оформления диплома в электронном виде.

Вопросов:10Максимальный балл:10
Вид материи, посредством которого осуществляется связь и взаимодействие между электрическими зарядами, является:
Электромагнитное поле
Электрическое поле
Магнитное поле
Гравитационное поле
Устройство, которое состоит из двух проводников любых форм, разделенных диэлектриком, называется:
Конденсатор
Резисторы
Источник
Электреты
Диэлектрики, длительное время сохраняющие поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, вызвавшего поляризацию, и создающие электрическое поле в окружающем пространстве, это:
Пьезоэлектрики
Сегнетоэлектрики
Пироэлектрики
Электреты
В любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме комплексных напряжений на всех пассивных элементах цепи, это:
Первый закон Кирхгофа
Второй закон Кирхгофа
Закон Ома
Закон Кулона
Элементы электрической цепи, преобразующие различные виды в электрическую энергию, называются:
Генерирующие устройства
Приёмные устройства
Вспомогательные устройства
Электронные устройства
Как называется измерительный прибор, предназначенный для определения мощности электрического тока или электромагнитного сигнала?
Амперметр
Фазометр
Омметр
Ваттметр
Электрические цепи принято изображать в виде различного рода схем, которые бывают:
Монтажные
Принципиальные
Схемы замещения
Все варианты верны
Участок электрической схемы, на котором все элементы соединены последовательно и по которым течёт один и тот же ток, называется:
Участок цепи
Узел
Ветвь
Контур
Что НЕ относится к источникам электрической энергии?
Электродвигатели
Генераторы
Аккумуляторы
Солнечные батареи

Вопрос № 10

Минимальное напряжение, при котором батарея способна отдавать полезную энергию, это:
Напряжение прикосновения
Напряжение отсечки
Напряжение холостого хода
Напряжение шага

Ваш результат:
Количество баллов: из 10
Процент решения:
Сохранить результат и подать заявку

Организатор конкурса — Всероссийское СМИ «Время Знаний»
Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77 — 63093 от 18.09.2015 г.,
выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций.

Электрическая емкость. Конденсаторы (плоский, сферический, цилиндрический), их емкости.

Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), которые разделены диэлектриком. На емкость конденсатора не должны влиять окружающие тела, поэтому проводникам придают такую форму, чтобы поле, которое создавается накапливаемыми зарядами, было сосредоточено в узком зазоре между обкладками конденсатора. Этому условию удовлетворяют: 1) две плоские пластины; 2) две концентрические сферы; 3) два коаксиальных цилиндра. Поэтому в зависимости от формы обкладок конденсаторы делятся на плоские, сферические и цилиндрические.

Так как поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и кончаются на другой, поэтому свободные заряды, которые возникают на разных обкладках, равны по модулю и противоположны по знаку. Под емкостьюконденсатора понимается физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (φ1 — φ2) между его обкладками: (1)

Найдем емкость плоского конденсатора, который состоит из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на расстоянии d друг от друга и имеющих заряды +Q и –Q. Если считать, что расстояние между пластинами мало по сравнению с их линейными размерами, то краевыми эффектами на пластинах можно пренебречь и поле между обкладками считать однородным. Его можно найти используя формулу потенциала поля двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей φ1-φ2=σd/ε0. Учитывая наличие диэлектрика между обкладками: (2)

где ε — диэлектрическая проницаемость. Тогда из формулы (1), заменяя Q=σS, с учетом (2) найдем выражение для емкости плоского конденсатора: (3)

Для определения емкости цилиндрического конденсатора, который состоит из двух полых коаксиальных цилиндров с радиусами r1 и r2(r2 > r1), один вставлен в другой, опять пренебрегая краевыми эффектами, считаем поле радиально-симметричным и действующим только между цилиндрическими обкладками. Разность потенциалов между обкладками считаем по формуле для разности потенциалов поля равномерно заряженного бесконечного цилиндра с линейной плотностью τ =Q/l (l—длина обкладок). При наличии диэлектрика между обкладками разность потенциалов (4)

Подставив (4) в (1), найдем выражение для емкости цилиндрического конденсатора: (5)

Чтобы найти емкость сферического конденсатора, который состоит из двух концентрических обкладок, разделенных сферическим слоем диэлектрика, используем формулу для разности потенциалов между двумя точками, лежащими на расстояниях r1 и r2 (r2 > r1) от центра заряженной сферической поверхности. При наличии диэлектрика между обкладками разность потенциалов (6)

Подставив (6) в (1), получим

Электрическая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. Такая ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда к разности потенциалов между этими проводниками.

В системе СИ ёмкость измеряется в фарадах. В системе СГС в сантиметрах.

Для одиночного проводника ёмкость равна отношению заряда проводника к его потенциалу в предположении, что все другие проводники бесконечно удалены и что потенциал бесконечно удалённой точки принят равным нулю. В математической форме данное определение имеет вид

где — заряд, — потенциал проводника.

Ёмкость определяется геометрическими размерами и формой проводника и электрическими свойствами окружающей среды (её диэлектрической проницаемостью) и не зависит от материала проводника. К примеру, ёмкость проводящего шара радиуса Rравна (в системе СИ):

где ε0 — электрическая постоянная, ε — относительная диэлектрическая проницаемость.

Понятие ёмкости также относится к системе проводников, в частности, к системе двух проводников, разделённых диэлектриком иливакуумом, — к конденсатору. В этом случае взаимная ёмкость этих проводников (обкладок конденсатора) будет равна отношению заряда, накопленного конденсатором, к разности потенциалов между обкладками. Для плоского конденсатора ёмкость равна:

где S — площадь одной обкладки (подразумевается, что они равны), d — расстояние между обкладками, ε — относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками, ε0 = 8.854·10 −12 Ф/м — электрическая постоянная.

Конденса́тор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухполюсник с определённым значением ёмкости и малой омической проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Обычно состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

Тест с ответами на тему: “Электротехника”

3. Закон Джоуля – Ленца:
а) определяет зависимость между ЭДС источника питания, с внутренним сопротивлением
б) работа производимая источникам, равна произведению ЭДС источника на заряд, переносимый в цепи
в) количество теплоты, выделяющейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, равно произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и время прохождения тока через проводник +

4. Необходимо определить сопротивление нити электрической лампы мощностью 100 Вт, если лампа рассчитана на напряжение 220 В:
а) 488 Ом +
б) 625 Ом
в) 523 Ом

5. Назовите физическую величину, которая характеризует быстроту совершения работы:
а) напряжение
б) сопротивление
в) мощность +

6. Сила тока в электрической цепи 2 А при напряжении на его концах 5 В. Найдите сопротивление проводника:
а) 4 Ом
б) 2,5 Ом +
в) 10 Ом

7. Диэлектрики, длительное время сохраняющие поляризацию после устранения внешнего электрического поля:
а) пьезоэлектрический эффект
б) сегнетоэлектрики
в) электреты +

8. Какое название носят вещества, которые почти не проводят электрический ток:
а) диэлектрики +
б) сегнетоэлектрики
в) электреты

9. Наименьший отрицательный заряд имеют именно эти частицы:
а) протон
б) электрон +
в) нейтрон

10. Что такое участок цепи:
а) замкнутая часть цепи
б) графическое изображение элементов
в) часть цепи между двумя точками +

11. Что преобразует энергию топлива в электрическую энергию:
а) гидроэлектростанции
б) тепловые электростанции +
в) гетроэлектростанции

12. Для регулирования в цепи чего применяют реостат:
а) сопротивления
б) мощности
в) напряжения и силы тока +

13. Как называется устройство, состоящее из катушки и железного сердечника внутри ее:
а) электромагнит +
б) батарея
в) аккумулятор

14. Что такое диполь:
а) абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума
б) два разноименных электрических заряда, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга +
в) выстраивание диполей вдоль силовых линий электрического поля

15. Как называется часть генератора, которая вращается:
а) ротор +
б) статор
в) катушка

16. В цепь с напряжением 250 В включили последовательно две лампы, рассчитанные на это же напряжение. Одна лампа мощностью 500 Вт, а другая мощностью 25 Вт. Необходимо определить сопротивление цепи:
а) 2045 Ом
б) 2625 Ом +
в) 238 Ом

17. Трансформатором тока называют:
а) трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками
б) трансформатор, питающийся от источника напряжения
в) трансформатор, питающийся от источника тока +

18. Магнитный поток Ф является величиной:
а) механической
б) векторной +
в) скалярной

19. Как называется совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках:
а) плоская магнитная система
б) изоляция
в) обмотка +

20. Электрической цепью называют:
а) совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока +
б) устройство для измерения ЭДС
в) упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике

21. Кто впервые глубоко и тщательно изучил явления в электрических цепях:
а) Фарадей
б) Максвелл
в) Георг Ом +

22. Как называется часть цепи между двумя точками:
а) ветвь
б) участок цепи +
в) контур

23. Сила тока в проводнике:
а) прямо пропорционально напряжению на концах проводника +
б) обратно пропорционально напряжению на концах проводника
в) обратно пропорционально напряжению на концах проводника и его сопротивлению

24. Какую энергию потребляет из сети электрическая лампа за 2 часа, если ее сопротивление 440 Ом, а напряжение сети 220 В:
а) 240 Вт/ч
б) 220 Вт/ч +
в) 340 Вт/ч

25. Потенциал точки это:
а) разность потенциалов двух точек электрического поля
б) абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума
в) называют работу, по перемещению единичного заряда из точки поля в бесконечность +

26. Носители заряда:
а) электроны
б) отрицательные ионы
в) положительные ионы
г) все из перечисленного +

27. Где используется тепловое действие электрического тока:
а) в электроутюгах +
б) в электродвигателях
в) в генераторах

28. Источник электроэнергии, который выдает переменный ток:
а) гальваническая батарейка
б) аккумулятор
в) сеть 220 +

29. Как соединены устройства потребления электрической энергии в квартире:
а) последовательно
б) параллельно +
в) и так, и так

30. При измерении силы тока амперметр включают в цепь:
а) последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют +
б) параллельно с источником тока
в) параллельно с тем прибором, силу тока в котором измеряют

Потенциал тонких проводников.

Рассмотрим два бесконечно тонких бесконечно длинных проводника разноименно заряженных с линейной плотностью t , находящихся на расстоянии 2а друг от друга (рис.15.4). Проводники перпендикулярны плоскости рисунка. Потенциал в произвольной точке в соответствии с (7.22) вычисляется как

тогда эквипотенциальные линии описываются уравнением

Заметим, что для такого же по модулю, но противоположного по знаку потенциала получается обратная величина. В декартовых координатах

Мы это уже получали в лк. №7 п.11. Разрешая (15.17), получаем уравнение

С осью ОХ (y=0) эта кривая пересекается в точках

и находится между ними. Легко показать, что уравнение (15.18) описывает окружность с центром в точке

Таким образом, все эквипотенциальные поверхности такой системы — это цилиндры. Сечения двух таких цилиндров одинакового по модулю, но разного по знаку потенциала показаны на рис.15.5 для m=3 (справа) и m=1/3 (слева). Расстояние между центрами цилиндров равно d=|2×0|.

Двухпроводная линия.

А теперь решим обратную задачу. Заданы радиусы очень длинных параллельных проводов R, и расстояние между их центрами d, причем d>2R (рис.15.6). Из (15.20) и (15.21) легко находится

и согласно (15.16) потенциал

Следовательно, разность потенциалов равна

а емкость проводов длиной l

Если провода очень тонкие по сравнению с расстоянием между ними d>>R, то m=d/R, и

Как проверить работоспособность конденсатора

Для проверки конденсатора на работоспособность используют мультиметр. Прежде чем проверить накопитель, необходимо определить, какой именно прибор находится в схеме – полярный (электролитический) или неполярный.

Проверка полярного конденсатора

При проверке полярного конденсатора необходимо соблюдать правильную полярность подключения щупов: плюсовой должен быть прижат к плюсовой ножке, минусовой – к минусу. Если вы перепутаете полярность, конденсатор выйдет из строя.

После выпайки детали ее кладут на свободное пространство. Мультиметр включают в режим измерения сопротивления («прозвонки»).

Щупами дотрагиваются до выводов прибора с соблюдением полярности. Правильная ситуация, когда на дисплее появляется первое значение, которое начинает постепенно расти. Максимальное значение, которое должно быть достигнуто для исправного устройства, – 1. Если вы только прикоснулись щупами к выводам, а на экране появилась сразу цифра 1, значит, прибор неисправен. Появление на экране «0» означает, что внутри детали произошло короткое замыкание.

Проверка неполярного конденсатора

В этом случае проверка предельно простая. Диапазон измерений выставляют на отметку 2 МОм. Щупы присоединяют к выводам конденсатора в любом порядке. Полученное значение должно превышать двойку. Если на дисплее высвечивается значение менее 2 МОм, то деталь неисправна.

Как зарядить и разрядить конденсатор

Для зарядки накопителя его подсоединяют к источнику постоянного тока. Зарядка прекращается, когда напряжение источника питания сравнивается по величине с напряжением на обкладках.

Разрядка конденсатора может понадобиться для безопасной разборки бытовых приборов и электронных устройств. Накопители электронных устройств разряжают с помощью обычной диэлектрической отвертки. Для разрядки крупных накопителей, которые устанавливаются в бытовых приборах, необходимо собрать специальное разрядное устройство.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий