Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора

1.

Электроемкость.
Конденсаторы. Энергия
заряженного конденсатора.

2.

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
проводник
Электроемкость зависит от:
1. геометрических размеров и формы проводников;
2. взаимного расположения проводников;
3. диэлектрической проницаемости

3.

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

4.

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

5.

Плоский конденсатор - две заряженные параллельные
пластины, находящиеся на малом расстоянии
- - - - - - - - - - - d
диэлектрик
+ + + + + + + + + +
C
S
0
С – электроемкость плоского
конденсатора, Ф
ε – диэлектрическая проницаемость
ε0 - электрическая постоянная, Ф/м
S - площадь пластины конденсатора, м2
d - расстояние между пластинами, м
d
Электроемкость плоского конденсатора прямо
пропорциональна площади пластины конденсатора и
обратно пропорциональна расстоянию между
пластинами

6.

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

7.

Последовательное соединение
С1
+
С2
_
+
U2
U1
+
_
C
_
q q q
1
2
U U U
q q q
C C C
1
1
2
1
2
2
U
d↑ , следовательно , С↓
1 1 1
C C C
1
2

8.

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

9.

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

10.

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

11.

Применение конденсаторов
в радиотехнике, в
автоматизации
производственных
процессов, в
вычислительной
технике и т.д.
используется
свойство
накапливать и
сохранять заряд

12.

Решение задач
3. Площадь пластин
плоского воздушного
конденсатора равна
10-2 м2, расстояние
между ними 5 мм. До
какой разности
потенциалов был
заряжен конденсатор,
если при его разрядке
выделилось 4,2·10-3
Дж энергии?

13.

Как изменится электроемкость плоского
воздушного конденсатора, если
расстояние между его пластинами
увеличить в 2 раза?
1. Уменьшится в 2 раза
2. Уменьшится в 4 раза
3. Увеличится в 4 раза
4. Увеличится в 2 раза

14.

Как изменится электроемкость плоского
воздушного конденсатора, если площадь его
пластин увеличить в два раза, а расстояние
между ними уменьшить в 2 раза?
1. Не изменится
2. Уменьшится в 4 раза
3. Увеличится в 4 раза
4. Увеличится в 2 раза

15.

Определите электроемкость батареи
состоящей из четырех одинаковых
конденсаторов электроемкостью С.
С
1
С
С
С
1.
2.
С С
2
3.
4.
5.
6.
С
С
С/4
С
2С/5
4С/3
3С/5
3С/4