Електроємність відокремленого провідника

Відокремленим називається провідник. поблизу якого немає інших заряджений-них тіл, діелектриків, які могли б вплинути на розподіл зарядів дан-ного провідника.

Відношення величини заряду до потенціалу для конкретного провідника є величина постійна, звана електроємна (ємністю) С..

Таким чином, електроємність відокремленого провідника чисельно дорівнює заряду, який необхідно повідомити провіднику, щоб змінити його потен-циал на одиницю. Досвід показав, що електроємність відокремленого провідника залежить від його гео-метричних розмірів, форми, діелектричних властивостей навколишнього середовища і не залежить від величини заряду провідника.

Розглянемо відокремлений кулю радіуса R, що знаходиться в однорідному середовищі з діелектричної проникністю e. Раніше було отримано, що потенціал кулі ра-вен. Тоді ємність кулі. тобто залежить тільки від його ра-Діус.

Нехай поблизу зарядженого провідника А зна-дяться незаряджені провідників-ки або діелектрики. Під дією поля провідника А в тілах 1 і 2 метушні-кают індуковані (якщо 1 і 2 провідники) або свя-занние (якщо діелектрики) заряди, причому ближче до А будуть розташовуватися заряди протилежного знака (ріс.1.25). Індуковані (або пов'язані) заряди ство-дають своє поле протилежного на-правління, ніж послаблюють поле провідника А, зменшуючи його потенціал і увеличи-вая його електроємність.

Ріс.1.25. Взаємний вплив провідників.

На практиці існує потреба в пристроях, які при щодо відповідності-но невеликому потенціалі накопичували (конденсували) б на собі помітні по вели-чині заряди. В основу таких пристроїв, називаемихконденсаторамі. поло-дружин факт, що ємність провідника зростає при наближенні до нього інших тіл. Найпростіший плоский конденсатор складається з двох близько розташованих про-водників, заряджених рівними за величиною і протилежними за знаком заряду-ми. Утворюють дану систему провідники називаються обкладка-ми.

Для того, щоб поле, створюване зарядженим-ми обкладинками, було повністю зосереджено всередині конденсатора, обкладки повинні бути у вигляді двох близько рас-покладених пластин, або коаксиалом-них циліндрів, або концентричних сфер. З-відповідь-ного конденсатори називаються плоскими. циліндричними або сферич-ськими.

Різниця потенціалів між обкладинками пропорційна абсолютної вели-чині заряду обкладання. Тому ставлення є величина постійна для конкретного кон-денсатора. Вона обозначаетсяС і називається взаємної електроємна провід-ників або ємністю конденсатора. Ємність конденсатора чисельно дорівнює заряду, який потрібно перенести з одного обкладки конденсатора на іншу, щоб изме-нитка різницю їх потенціалів на одиницю.

Різниця потенціалів плоского конденсатора дорівнює. де поверхнева щільність заряду обкладкі.S - площа обкладки конденсатор-тора. Звідси ємність плоского конденсатора .З цієї формули випливає, що С плоского конденсатора зави-сит від його геометричних розмірів, тобто від S і d, і діелектрі-чеський проникності діелектрика, що заповнює межплоско-стное простір. Застосування в якості прошарку сегнетоелектриків значно збільшуючи-ет ємність конденсатора, тому що e у них досягає дуже великих значень. У дуже сильних полях (порядку Епр »10. 7 В / м) відбувається зруйнований-ня діелектрика або« пробою », він перестає бути з-ля-тором і стає провідником. Це «пробивна напруга» залежить від форми обкладок, властивостей діелектрика і його товщини ..

Для отримання пристроїв різної електроємна конденсатори з'єднують парал-лельно і після-послідовно.

Паралельне з'єднання конденсаторів (Рис. 1. 26). В даному випадку, так як з'єднані дроти-провідники мають один і той же потенціал, то різниця потенціалів на обкладках всіх конденсаторів оди-наково і дорівнює. Заряди конденсаторів будуть

. .... .

Ріс.1.26. Паралельне з'єднання конденсатор-торів.

Заряд, запасені всієї батареєю.

Звідси видно, що повна ємність системи з паралельно з'єднаних конденсаторів равнасумме ємностей всіх конденсаторів.

Послідовне з'єднання конденсаторів (Рис. 1. 27). В даному випадку, внаслідок електростатичного індукції. заряди на всіх обкладок q будуть рівні за мо-дулю, а загальна різниця потенціалів складається з різниць на окремих конденсаторах. Так як . то. Звідси.

Якщо двом ізольованим один від одного провідників повідомити заряди q1 і q2. то між ними виникає деяка різниця потенціалів # 916; # 966 ;, що залежить від величин зарядів і геометрії провідників. різниця потенціалів # 916; # 966; між двома точками в електричному полі часто називають напругою і позначають буквою U. Найбільший практичний інтерес представляє випадок, коли заряди провідників однакові по модулю і протилежні за знаком: q1 = - q2 = q. В цьому випадку можна ввести понятіеелектріческой ємності.

Електроємна системи з двох провідників називається фізична величина, яка визначається як відношення заряду q одного з провідників до різниці потенціалів # 916; # 966; між ними: