Електрична ємність відокремленого провідника

Розглянемо відокремлений провідник. т. е. провідник, який віддалений від інших провідників, тіл і зарядів.

Для відокремленого провідника можна записати

називають електроємна (або просто ємністю) відокремленого провідника.

Ємність відокремленого провідника визначається зарядом, повідомлення якого провіднику змінює його потенціал на одиницю.

Одиниця електроємна -фарад (Ф): 1 Ф - ємність такого відокремленого провідника, потенціал якого змінюється на 1В при повідомленні йому заряду в 1 Кл.

Потенціал відокремленого кулі радіуса R, що знаходиться в однорідному середовищі з діелектричної проникністю e, дорівнює

Використовуючи формулу (10.1), отримаємо, що ємність кулі

Звідси випливає, що ємністю в 1 Ф мав би відокремлений кулю, що знаходиться у вакуумі і має радіус

що в 1400 разів більше радіуса Землі (електроємність Землі C »0,7 мФ).

Отже, фарад - дуже маленька величина, тому на практиці використовуються частинні одиниці - мілліфарад (мФ), микрофарад (мкФ), нанофарадах (нФ), пикофарад (пФ).

Конденсатор - прилад здатний накопичувати значні по величині електричні заряди, іншими словами, мати велику ємністю.

Конденсатор складається з двох провідників (обкладок), розділених діелектриком.

Конденсаторів надають таку форму, щоб поле, створюване що накопичуються зарядами, було зосереджено у вузькому зазорі між обкладинками конденсатора. Цій умові задовольняють:

1) дві плоскі пластини;

2) два коаксіальних циліндра;

3) дві концентричні сфери.

Залежно від форми обкладок конденсатори поділяються на плоскі. циліндричні і сферичні.

Під ємністю конденсатора розуміється фізична величина, що дорівнює відношенню заряду Q. накопиченого в конденсаторі, до різниці потенціалів (j1 - j2) між його обкладинками:

При наявності діелектрика між обкладинками різниця потенціалів між ними

де e - діелектрична проникність.

Тоді з формули отримаємо ємності плоского конденсатора

Ємність циліндричного конденсатора

Різниця потенціалів між обкладинками з урахуванням наявності діелектрика між обкладинками:

Ємність циліндричного конденсатора:

Ємність сферичного конденсатора

Різниця потенціалів між двома точками, що лежать на відстанях r1 і r2 (r2> r1) від центру зарядженої сферичної поверхні. З урахуванням наявності діелектрика між обкладинками

Ємність сферичного кон-денсатора

Конденсатори характеризуються пробивною напругою - різницею потенціалів між обкладинками конденсатора, при якій відбувається пробій - електричний розряд через шар діелектрика в конденсаторі. Пробивна напруга залежить від форми обкладок, властивостей діелектрика і його товщини.

Для збільшення ємності та варьірова-ня її можливих значень конденсатори з'єднують в батареї, при цьому вико-ється їх паралельне і послідовне з'єднання.

1. Паралельне з'єднання конденсаторів (рис. 11.1).