Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора.
История создания конденсатора
Электроемкость – величина, характеризующая способность двух проводников накапливать электрический заряд.
Конденсатор – система двух разноименно заряженных проводников, разделенных диэлектриком
Плоский конденсатор - две заряженные параллельные пластины, находящиеся на малом расстоянии
Шаровой конденсатор
Последовательное соединение
Параллельное соединение
Соединение конденсаторов одноименными полюсами
Соединение конденсаторов разноименными полюсами
Энергия заряженного конденсатора
Плотность энергии конденсатора
Применение конденсаторов
Применение конденсаторов
Применение конденсаторов
Электролитические конденсаторы
Решение задач
2.91M
Категория: ФизикаФизика

Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора

1. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора.

2.

Конденсатор
Конденсатор – это устройство, позволяющее
накапливать электрический заряд.

3.

Конденсатор
Конденсатор представляет собой два
проводника, разделенные слоем диэлектрика,
толщина которого мала по сравнению с
размерами проводников.

4. История создания конденсатора

В 1745 году
в Лейдене немецкий физик
Эвальд Юрген фон Клейст
и голландский физик
Питер ван Мушенбрук
создали первый
конденсатор
«лейденскую банку».
1692-1761

5.

Физическая характеристика
конденсатора - электроемкость
Электроемкость конденсатора –
это величина, измеряемая
отношением заряда одной из пластин
конденсатора к напряжению между
пластинами.
Единица измерения электроемкости –
фарад «Ф». 1Ф – это очень большая
емкость, поэтому часто используют
мкФ 10-6 Ф(микрофарад)
и пФ 10-12 Ф(пикофарад)
Электроемкость конденсатора зависит
от его геометрической конструкции и
электрической проницаемости
заполняющего его диэлектрика.

6. Электроемкость – величина, характеризующая способность двух проводников накапливать электрический заряд.

q
q
q
C
U
С – электроемкость, Ф
q – заряд одного из проводников, Кл
U – разность потенциалов между
проводниками, В
диэлектрик
на практике:
1 мкФ = 10-6 Ф
1 пФ = 10-12 Ф
R kC
ш
ш
Если емкость шара 1 фарад,
то радиус шара равен 9 млн.км.
проводник
Электроемкость зависит от:
1. геометрических размеров и формы проводников;
2. взаимного расположения проводников;
3. диэлектрической проницаемости

7.

Энергия заряженного конденсатора
U=A\q
A=qU
A=W=qU\2

8. Конденсатор – система двух разноименно заряженных проводников, разделенных диэлектриком

Типы конденсаторов
постоянной и переменной емкости и
различаются по роду диэлектрика между
пластинами
бумажные, керамические, воздушные …

9. Плоский конденсатор - две заряженные параллельные пластины, находящиеся на малом расстоянии

- - - - - - - - - - - d
диэлектрик
+ + + + + + + + + +
C
S
0
d
С – электроемкость плоского
конденсатора, Ф
ε – диэлектрическая проницаемость
ε0 - электрическая постоянная, Ф/м
S - площадь пластины конденсатора, м2
d - расстояние между пластинами, м
Электроемкость плоского конденсатора прямо
пропорциональна площади пластины конденсатора и
обратно пропорциональна расстоянию между
пластинами

10. Шаровой конденсатор

R2
_
_
+
R1
_
_
Электрическое поле
сосредоточено внутри
конденсатора
C 4 R R
R R
1
2
0
2
1

11. Последовательное соединение

С1
+
С2
_
+
U2
U1
+
_
C
_
q q q
1
2
U U U
q q1 q2
C C1 C 2
1
2
U
d↑ , следовательно , С↓
1 1 1
C C C
1
2

12. Параллельное соединение

С1 +
+
q q q
_
q1
C
2
U U U
_
1
С2
+
1
2
q2
CU C U C U
_
1
1
2
q
S↑, следовательно, С↑
C C C
1
2
2

13. Соединение конденсаторов одноименными полюсами

+
С1
-
+
С2
-
q C U C U
1
1
2
C C C
1
C U C U
q
U
C
C
C
1
1
2
1
2
2
2
2

14. Соединение конденсаторов разноименными полюсами

+
С1
-
С2
+
q C U C U
1
1
2
C C C
1
C U C U
q
U
C
C
C
1
1
2
1
2
2
2
2

15. Энергия заряженного конденсатора

qU
W
2
CU
2
2
2
q
2C
W – энергия заряженного конденсатора
(энергия электрического поля), Дж
q - заряд пластины конденсатора, Кл
U - разность потенциалов, В
С – электроемкость конденсатора, Ф

16. Плотность энергии конденсатора

W
V
E
2
0
2
ω – плотность энергии, Дж/м3
V – объем, м3
Е – напряженность, В/м

17. Применение конденсаторов

в радиотехнике, в
автоматизации
производственны
х процессов, в
вычислительной
технике и т.д.
используется
свойство
накапливать и
сохранять заряд

18. Применение конденсаторов

Петличный микрофон.
Микрофон конденсаторный.
Студийный
конденсаторный
направленный микрофон
широкого применения.

19.

Применение конденсаторов
Лампа фотовспышки.
Батарея конденсаторов
Светильники с
разрядными лампами.

20.

Металлопленочные конденсаторы
обладают неограниченной
возможностью
самовосстановления. Таким
образом, возможность короткого
замыкания практически
исключается. Конденсаторы
устойчивы к большим импульсным
токам и высокому уровню
пульсаций.
Применяются в мобильных
телефонах, персональных
компьютерах, телевизорах,
электронных балластах и
автомобильной электронике.

21. Применение конденсаторов

в компьютерной технике –
клавиатура (зависимость
емкости от расстояния между
пластинами)
На тыльной стороне клавиши
одна пластина конденсатора, а
на плате,- другая. Нажатие
клавиши изменяет емкость
конденсатора.

22. Электролитические конденсаторы

Полимерные конденсаторы
с твердым электролитом
на чипсете

23.

Отличительными
чертами алюминиевых
электролитических
конденсаторов является большая
удельная емкость на единицу
объема (произведением CV) и
прекрасная работа при повышенных
токах. Поэтому они незаменимые
компоненты в цепях постоянного
тока тяговых устройств, в составе
преобразователей частоты, в схемах
электронных балластов, в ИБП
(источниках бесперебойного
питания) и импульсных
преобразователях напряжения, в
студийных лампах-вспышках и в
автомобильной электронике.

24. Решение задач

1. Определите толщину диэлектрика
конденсатора, электроемкость
которого 1400 пФ, площадь пластин 1,4
·10-3 м2. Диэлектрик – слюда (ε=6).
2. Разность потенциалов 150 В между
пластинами плоского конденсатора.
Площадь каждой пластины 1,2·10-2 м2,
заряд 5 нКл. На каком расстоянии друг
от друга находятся пластины?

25.

Дано:
С=1400 ·10-12Ф
S=1,4 ·10-3 м2
ε=6
ε0=8,85·10-12 Ф/м
d-?
Решение:

26.

Дано:
U=150 В
S=1,2·10-2 м2
q=5·10-9 Кл
ε=1
ε0=8,85·10-12Ф/м
d-?
Ответ: d=3,2 мм
Решение:
English     Русский Правила