Электрическая ёмкость проводника. Единица электроёмкости. Конденсатор. Ёмкость плоского конденсатора

1. Лекция. Электрическая ёмкость проводника. Единица электроёмкости. Конденсатор. Ёмкость плоского конденсатора. Соединение

конденсаторов. Энергия,
накопленная в конденсаторе. Применение конденсаторов.
Учитель физики Гимназии №1811
«Восточное Измайлово» СП6
Кучербаева Ольга Геннадиевна
Домашнее задание:
§1.24-1.27 , Гольдфарб №17.117.4,17.7,17.8 оформить в тетради

2.

Если корпус электрометра соединить с землей,
то он измеряет напряжение. Зарядим шарик
(малый), сообщая ему заряд от разрядника.
Видим ,что с ростом заряда, растет напряжение
между ним и землей. После того как опыт
повторили 3-4 раза заряд и напряжение
перестают расти.
Следовательно шарик вмещает в себе
определенное кол-во зарядов. Если заменить
малый шар на большой, то видно, что он
вмещает большее кол-во зарядов.
Вывод: Каждый
проводник может
вместить определённое
количество зарядов

3.

Электрическая ёмкость С уединённого проводника это отношение заряда проводника к его потенциалу.
Электроёмкость не зависит от величины заряда и напряжения на
проводнике, а характеризует его электрические свойства и
определяется размерами и формой проводника.
C
q

4. Электроемкость уединённого шара

C
q

5. Единицы измерения емкости

[C] = 1 Ф (фарад) это электроёмкость такого проводника, потенциал
которого изменяется на 1В при сообщении ему заряда в 1 Кл.
1Кл
1Ф
1В
Микро
Нано
Пико
6
1мкФ 10 Ф
9
1нФ 10 Ф
12
1пФ 10 Ф

6. Конденсатор – устройство для накопления заряда и энергии.

Конденсатор представляет собой
два проводника, разделённых тонким
слоем диэлектрика. Проводники
называют обкладками конденсатора.

7.

Электроемкость конденсатора
зависит:
1. От величины заряда C ~ q (одной из
обкладок)
2. От напряжения между пластинами
C~ 1
U
Электроемкость конденсатора
q
С
U

8. Конденсаторы различают по форме

Сферические
Плоские
d
S

9. Конденсаторы различают по диэлектрику

Электролитические
Воздушные
Слюдяные
Бумажные

10. Электрическое поле конденсатора

11. Электроемкость плоского конденсатора

Электроемкость плоского конденсатора
зависит от геометрических размеров
1. C ~ S (площадь пластины)
C ~ ε (диэлектрическая проницаемость)
1
C~
(расстояние между пластинами)
d
C
0 S
d

12. Энергия заряженного конденсатора

Т.к. энергия однородного поля равна Wp = Eqd,
то для одной пластины Wp = Eqd/2
qU
Ed U W p
2
q
q2
U Wp
C
2C
CU 2
q CU W p
2

13.

Если конденсатор отключен от источника
напряжения, то q = const
Если расстояние между пластинами уменьшили
в 2 раза, как изменились емкость, напряжение,
напряженность, энергия поля?
Емкость
Напряжение
Напряженность
Энергия электрического
поля
С
0 S
Увеличилась
d
q
q уменьшилось
С U
U
C
Не изменилась
U
E
d
q2
Wp
2C
Уменьшилась

14.

Если конденсатор не отключен от
источника напряжения, то U = const
Как изменятся емкость, заряд, напряженность
и энергия поля при удалении диэлектрика с
ε?
Емкость
Заряд
Напряженность
Энергия электрического
поля
С
0 S
уменьшилась
d
уменьшился
q
С q CU
U
Не изменилась
U
E
d
CU
Wp
2
2
уменьшилась

15. Соединение конденсаторов

Последовательное
q1 = q2
U = U1 + U 2
q
q
q
1
1
1
C C1 C2
C C1 C2

16.

2. Параллельное
U = U1 = U2
q = q1 + q2
CU = C1U + C2U → C = C1 + C2

17.

18.

Свойства и применение
конденсаторов
конденсатор – накопитель электроэнергии. Как видно из
формулы конденсатор способен хранить электрические
заряды тем больше, чем больше его емкость. Если
необходимо получить электрический ток большой
мощности ( N = I2 R ), то выгодно иметь большую силу
тока, а ( I = Q/t), т.е. имея большой заряд, протекающий по
проводнику за очень малое время, получаем большую
мощность. Конденсатор большой емкости при разрядке
дает большую мощность. Пример: фотовспышка

19.

Свойства и применение
конденсаторов
конденсатор – измеритель времени. При
зарядке и разрядке конденсатора время
этих процессов зависит от емкости
конденсатора пропорционально. Это
свойство можно использовать для
отсчета времени. Например: часы, реле
времени ….

20.

Свойства и применение
конденсаторов
Конденсатор в переменном токе. В цепях
переменного тока конденсатор периодически
перезаряжается, поэтому по подводящим к
нему проводникам постоянно проходит ток, а в
цепи постоянного тока конденсатор,
зарядившись, ток не пропускает. Поэтому
конденсатор можно использовать как фильтр
для переменного тока. Пример: выпрямители.

21.

Свойства и применение
конденсаторов
Конденсатор и частота переменного тока. В
зависимости от частоты переменного тока
конденсатор быстро или медленно перезаряжается
, при этом оказывая разное сопротивление
переменному току. Это используют в частотных
фильтрах переменного тока. Например: приемный
контур радиоприемника, телевизора, генераторы
переменных сигналов….