Конденсатор

Заряженный проводник

Рис. 1. Заряженный проводник

Представим себе отрицательно заряженный кусок проводника (рис. 1.1). Проводник в целом должен быть электронейтральным, т.е. его заряженность обеспечивается дополнительными электронами, которые помещены на проводник. Данный заряженный проводник организует вокруг себя электрические поле, напряженностью \displaystyle \vec{E}. Добавим ещё один проводник (рис. 1.2). Во втором проводнике, из-за электрического поля первого проводника, происходит электризация через влияние — появление разделённого электрического заряда. Данный процесс проистекает из воздействия внешнего электрического поля (поле первого проводника) на свободные электроны внутри второго проводника, смещая их против направления поля (по закону Кулона). Тогда, в части, ближайшей к первому проводнику, остаётся несбалансированный положительный заряд (т.к. второй проводник изначально электронейтрален). Таким образом, мы получили систему, состоящую из двух заряженных разным по модулю, но одинаковым по значению зарядом. Такую систему и назовём конденсатором.

Плоский конденсатор

Рис. 2. Плоский конденсатор

Простейшим конденсатором, рассматриваемым в школе, является плоский конденсатор. Плоским конденсатором называется система из двух пластин, площадью \displaystyle S, помещённых на близком расстоянии (\displaystyle d) друг от друга (рис. 2). Пластины (обкладки конденсатора) заряжены одинаковым по модулю и различным по знаку зарядами (\displaystyle {{Q}^{+}} и \displaystyle {{Q}^{-}}). Между пластинами конденсатора чаще всего воздух (с диэлектрической проницаемостью \displaystyle \varepsilon =1), тогда такой конденсатор называется воздушным.  В случае заполнения пространства между обкладками конденсатора неким диэлектриком свойства конденсатора меняются и описываются диэлектрической проницаемостью данной среды (\displaystyle \varepsilon ).

Нами были уже введены два параметра для плоского конденсатора:

\displaystyle C=\frac{\varepsilon {{\varepsilon }_{0}}S}{d} (1)

  • где
    • \displaystyle \varepsilon —  диэлектрическая проницаемость среды (параметр, характеризующий способность среды проводить электрическое поле). Данный параметр является табличным.
    • \displaystyle {{\varepsilon }_{0}} — электрическая постоянная (\displaystyle {{\varepsilon }_{0}}\approx 8,85*{{10}^{-12}} Ф/м),
    • \displaystyle S — площадь обкладок конденсаторов,
    • \displaystyle d — расстояние между обкладками конденсатора.
  • Напряжённость поля внутри конденсатора

\displaystyle E=\frac{q}{\varepsilon {{\varepsilon }_{0}}S} (2)

  • где
    • \displaystyle q — заряд конденсатора.

Вывод: в принципе, конденсатором можно считать любые разнозаряженные тела, поднесённые близко друг к другу. Плоский конденсатор — это уже вполне определённая система, параметры которой достаточно просто рассчитать (1) и (2).

Конденсатор обновлено: Сентябрь 9, 2017 автором: Иван Иванович

Добавить комментарий