ТЕМА: Электрическая емкость. Конденсаторы. Уединенный проводник – это проводник, размеры которого много меньше расстояния до окружающих тел. Опыты показывают, что заряд такого проводника изменяется прямо пропорционально потенциалу проводника: чем больше заряд, тем больше потенциал Q = C·φ * Электроемкость – скалярная физическая величина, численно равная отношению заряда, сообщенного проводнику, к потенциалу, который этот заряд создает на поверхности проводника. q C= φ [С] = 1 Ф (фарада) Электрическая ёмкость характеризует способность проводника накапливать электрические заряды. * *Емкостью 1Ф обладает такой проводник, у которого потенциал возрастает на 1 В при сообщении ему заряда в 1 Кл. * Емкостью 1Ф обладал бы уединенный шар, радиус которого был бы равен 13 радиусам Солнца. *Емкость Земли 700 мкФ = 7·10-4 Ф * *размеров, *формы проводника, *диэлектрической проницаемости среды. * *от заряда, *от потенциала, *от материала проводника Емкость – не аналог вместимости! Емкость проводника характеризует не количество зарядов нем, а взаимосвязь заряда с потенциалом. * 1 команда: Определить потенциал металлического шарика емкостью 4,54 пФ, получившего заряд 1,8·10-7 Кл. 2 команда: При электризации емкость проводника стала равна 150 мкФ, а потенциал 200 В. Какой заряд был сообщен проводнику? 3 команда: Определить емкость металлического шарика, если при сообщении ему заряда 3·10-8 Кл его потенциал стал равным 6000 В. 4 команда: Какой заряд был сообщен проводнику, если его емкость стала равна 9 пФ, а потенциал 800 В? ПРОБЛЕМА: влияет ли на распределение зарядов в проводнике наличие рядом другого проводника? Электроемкость проводника в окружении других тел возрастает: Индуцированные заряды на соседних проводниках будут ослаблять поле исходного проводника. Они понижают его потенциал и повышают его электрическую емкость. *Электрическая емкость системы из двух проводников определяется как отношение заряда одного из них к разности потенциалов между ними: * *Конденсатор – это система из двух разноименно заряженных проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика. *Электроемкость конденсатора равна отношению заряда одной из пластин Q к напряжению между ними U: Q C= U * *служит для накопления и сохранения энергии электрического поля. Емкость конденсатора зависит от: * размеров обкладок, * формы обкладок, * расположения обкладок, * диэлектрической проницаемости диэлектрика. заряда и * ЗАДАНИЕ: Изобразите электрическое поле внутри и вне двух параллельных пластин * Модуль напряженности суммарного поля равен: * Электростатическое поле будет сосредоточено внутри конденсатора между обкладками! * Конструкция конденсатора такова, что внешние тела не должны оказывать влияние на электроемкость конденсатора. * Зарядить конденсатор можно двумя способами: 1) зарядить пластины равными разноимёнными зарядами. 2) зарядить одну из пластин, а другую заземлить. * *При увеличении расстояния между пластинами, напряжение увеличивается, а электроемкость конденсатора уменьшается. d U C *Если межу обкладками конденсатора вставить диэлектрик, то напряжение уменьшится, а электроемкость - увеличится. ε U C * Энергия заряженного конденсатора Источник напряжения при зарядке кнденсатора производит работу: А = F·d = Eqd=Wp Для одной пластины: Eqd Wp = 2 qU Ed U W p 2 2 q q U Wp C 2C CU 2 q CU W p 2 * 1 команда: Конденсатор подключен к источнику, удалим диэлектрик с ε = 2. Как при этом изменятся: емкость, заряд, напряженность и энергия? 3 команда: Конденсатор подключен к источнику, удалим диэлектрик с ε = 3. Как при этом изменятся: емкость, заряд, напряженность и энергия? 2 команда: Конденсатор заряжен. Если увеличить расстояние между пластинами в 2 раза, то как изменятся: емкость, напряжение, напряженность и энергия? 4 команда: Конденсатор заряжен. Если уменьшить расстояние между пластинами в 2 раза, то как изменятся: емкость, напряжение, напряженность и энергия? 2 команда: 1 команда: Емкость Емкость Заряд Напряжение Напряженность Энергия Напряженность Энергия 3 команда: 4 команда: Емкость Емкость Заряд Напряжение Напряженность Энергия Напряженность Энергия * * Для получения меньших ёмкостей конденсаторы соединяют последовательно. * Если соединение конденсаторов в батарею производится в виде цепочки и к точкам включения в цепь непосредственно присоединены пластины только первого и последнего конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется последовательным. * * Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. * Если группа конденсаторов включена в цепь таким образом, что к точкам включения непосредственно присоединены обкладки всех конденсаторов, то такое соединение конденсаторов называется параллельным. * Последовательное Параллельное q = q 1 = q2 = q3 q = q1 + q2 + q 3 U = U1 + U2 + U3 U = U1 = U2 = U3 схема заряд напряжение Эквивалентная емкость 𝟏 С = 𝟏 С 𝟏 + 𝟏 С𝟐 + 𝟏 С𝟑 С = С1 + С2 + С3 * Приготовить сообщение (презентацию) по одной из предложенных тем: * виды конденсаторов; * применение конденсаторов; * конденсаторы в электромеханическом оборудовании. *Решить задачу: При сообщении конденсатору заряда 5·10-6 Кл его энергия оказалась равной 0,01 Дж. Определить напряжение на обкладках конденсатора.
