4 Конденсаторы

1. Конденсаторы

2. Электрическая емкость.

Электрическая емкость – способность
проводящих тел накапливать
электрические заряды.
Электрическая емкость проводника равна
отношению заряда к потенциалу.
С =
Q
(Ф)
Например, емкость
проводника под названием
«земля» не превышает 0,7 Ф
1 мкФ = 10-6 Ф
1 пкФ = 10-12 Ф

3. Емкость проводника зависит:

• Площади поверхности проводника, т.к. заряды
располагаются на поверхности проводника;
• Среды, в которой находится проводник;
• Близости других проводников. Если рядом с
проводником в определенной среде
расположен еще один проводник, то емкость
системы этих двух проводников будет гораздо
больше, чем сумма емкостей каждого из этих
проводников в этой среде.

4. Конденсаторы

Конденсатор представляет собой два
проводника, разделенных диэлектриком.
С
Конденсатор
постоянной емкости
С
Конденсатор
переменной емкости
Емкость конденсатора определяется
отношением заряда на его пластинах к
напряжению.
Q
С=
U
Способность конденсатора накапливать
электрические заряды и создавать
электрическую емкость связано с
разделением заряда в конденсаторе за
счет возникновения электрического поля
в диэлектрике.

5. Конденсаторы.

• Различаются формой электродов;
• Типом диэлектрика (воздушные,
бумажные, керамические, слюдяные,
электролитические и др. );
• Емкостью.
Конденсаторы характеризуются
номинальной емкостью и рабочим
напряжением (оба параметра указаны на
корпусе конденсатора).

6. Плоский конденсатор.

Конденсатор называется плоским, если
его обкладки образованы двумя плоско –
параллельными пластинами.
+
S
d
S
S
C = a = 0
d
d
_
а = 0
Абсолютная диэлектрическая проницаемость
среды (Ф/м)
S
d Толщина диэлектрика или расстояние между пластинами (м)
Площадь пластин конденсатора (м2)

7. Энергия заряженного конденсатора.

1
П
2
С
Переключатель ставим в положение
(2), конденсатор подключается к
источнику и заряжается до
напряжения (U), в электрическом
поле конденсатора накапливается
энергия Wc – энергия электрического
поля. Затем переключатель
переводим в положение (1),
конденсатор разряжается на
лампочку, которая загорится. При
этом электрическая энергия
конденсатора передается.
Согласно закона сохранения энергии механическая
работа должна быть = энергии, первоначально
сосредоточенной в электрическом 2поле конденсатора.
С U
Wc =
2
(Дж)

8. Соединение конденсаторов.

• Последовательное соединение (когда
конденсаторы соединяются друг за другом без
узловых точек);
• Параллельное соединение (когда все
конденсаторы присоединены к одной паре
узлов);
• Смешанное соединение (сочетание
последовательного и параллельного
соединения).

9. Последовательное соединение конденсаторов.

Q1
С1
С2
Q2
С3
Q3
1. На всех обкладках конденсаторов
образуются одинаковые заряды.
Q = const
U1
U2
U
U3
2. Общее напряжение равно сумме
напряжений на отдельных
конденсаторах.
U = U1 + U 2 + U 3
3.Цепь с последовательным соединением конденсаторов
можно заменить цепью с одним конденсатором, при этом
определив эквивалентную (общую) емкость, оставив
Q
Cэкв.
прежними Q и U.
Q
Q
U
С=
U
U =
C

10. Последовательное соединение конденсаторов.

U1 =
Q
C1
Q
U2 =
C2
Q
U3 =
C3
Q
U=
Cэкв
U = U1 + U 2 + U 3
Q
Q Q Q
=
+
+
Cэкв C1 C2 C3
1
1
1
1
=
+
+
Сэкв С1 С2 С3
Обратная величина общей
емкости последовательно
соединенных конденсаторов
равна сумме обратных величин
емкостей этих конденсаторов.

11. Последовательное соединение конденсаторов.

При последовательном соединении двух конденсаторов
их эквивалентная емкость определяется выражением:
1
1
1 С2 + С1
=
+
=
Cэкв С1 С2 С1 С2
С1 С2
С экв =
С1 + С2
Если в цепь включены последовательно n одинаковых
конденсаторов емкостью С каждый, то эквивалентная емкость этих
конденсаторов равна:
Из выражения видно, что, чем больше
С
конденсаторов соединено
С экв =
последовательно, тем меньше будет их
n
эквивалентная емкость.
Последовательное соединение применяют для того, чтобы напряжение
на каждом конденсаторе не превышало его рабочего напряжения.

12. Параллельное соединение конденсаторов.

U
С1
Q1
С2
Q2
С3
Q3
1. При параллельном соединении
все конденсаторы находятся под
одним напряжением.
U = const
2. Общий заряд равен сумме зарядов отдельных конденсаторов.
Q = Q1 + Q2 + Q3
3. Цепь с параллельным соединением конденсаторов можно
заменить цепью с одним конденсатором, при этом определив
эквивалентную (общую) емкость, оставив прежними Q и U.
Q
Cэкв.
U
Q
С = Q = U C
U

13. Параллельное соединение конденсаторов.

Q1 = U C1
Q2 = U C2
Q3 = U C3
Q = U Cэкв
Q = Q1 + Q2 + Q3 U Cэкв = U C1 + U C2 + U C3
Cэкв = C1 + C2 + C3
Общая емкость параллельно
включенных конденсаторов
равна сумме емкостей этих
конденсаторов.

14. Параллельное соединение конденсаторов.

Если параллельно включены m одинаковых
конденсаторов емкость С каждый, то эквивалентная
емкость батареи этих конденсаторов может быть
определена выражением:
Сэкв = С m
Параллельное соединение конденсаторов
применяется для увеличения емкости.

15. Смешанное соединение конденсаторов.

Применяется тогда, когда необходимо
увеличить емкость и рабочее напряжение
батареи конденсаторов.
С2
С1
С3
U
С23 = С2 + С3
C1
C23
С23
U
С1 С23
С экв =
С1 + С23
Cэкв
U