Kondensatorë. Kondensatorët Dallimi i mundshëm ndërmjet pllakave të kondensatorëve me kapacitet

Një nga parametrat më të rëndësishëm me të cilin karakterizohet një kondensator është kapaciteti i tij elektrik (C). Sasia fizike C, e barabartë me:

quhet kapaciteti i kondensatorit. Ku q është madhësia e ngarkesës së njërës prej pllakave të kondensatorit dhe është diferenca potenciale midis pllakave të tij. Kapaciteti i një kondensatori është një vlerë që varet nga madhësia dhe dizajni i kondensatorit.

Për kondensatorët me të njëjtën pajisje dhe me ngarkesa të barabarta në pllakat e tij, diferenca potenciale e kondensatorit të ajrit do të jetë një herë më e vogël se diferenca potenciale midis pllakave të kondensatorit, hapësira e të cilit midis pllakave është e mbushur me një dielektrik me një konstante dielektrike. Kjo do të thotë që kapaciteti i një kondensatori me një dielektrik (C) është herë më i madh se kapaciteti elektrik i një kondensatori ajri ():

ku është konstanta dielektrike e dielektrikut.

Njësia e kapacitetit të një kondensatori është kapaciteti i një kondensatori të tillë, i cili ngarkohet nga një ngarkesë njësi (1 C) në një diferencë potenciale të barabartë me një volt (në SI). Njësia e kapacitetit të një kondensatori (si çdo kapacitet eklektik) në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive (SI) është faradi (F).

Kapaciteti elektrik i një kondensatori të sheshtë

Në shumicën e rasteve, fusha midis pllakave të një kondensatori të sheshtë konsiderohet uniforme. Uniformiteti prishet vetëm pranë skajeve. Gjatë llogaritjes së kapacitetit të një kondensatori të sheshtë, këto efekte të skajit zakonisht neglizhohen. Kjo është e mundur nëse distanca midis pllakave është e vogël në krahasim me dimensionet e tyre lineare. Në këtë rast, kapaciteti i një kondensatori të sheshtë llogaritet si:

ku është konstanta elektrike; S është sipërfaqja e secilës pllakë (ose më e vogël); d është distanca midis pllakave.

Kapaciteti elektrik i një kondensatori të sheshtë, i cili përmban N shtresa dielektrike, trashësia e secilës, konstanta dielektrike përkatëse e shtresës së i-të, është e barabartë me:

Kapaciteti elektrik i një kondensatori cilindrik

Dizajni i një kondensatori cilindrik përfshin dy sipërfaqe cilindrike përcjellëse koaksiale (koaksiale) me rreze të ndryshme, hapësira midis të cilave është e mbushur me një dielektrik. Kapaciteti elektrik i një kondensatori të tillë gjendet si:

ku l është lartësia e cilindrave; - rrezja e mbulesës së jashtme; - rrezja e rreshtimit të brendshëm.

Kapacitetet e një kondensatori sferik

Një kondensator sferik është një kondensator, pllakat e të cilit janë dy sipërfaqe koncentrike përcjellëse sferike, hapësira midis tyre është e mbushur me një dielektrik. Kapaciteti i një kondensatori të tillë gjendet si:

ku janë rrezet e pllakave të kondensatorit.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Kapaciteti elektrik

Kur një ngarkesë i jepet një përcjellësi, një potencial φ shfaqet në sipërfaqen e tij, por nëse e njëjta ngarkesë i komunikohet një përcjellësi tjetër, atëherë potenciali do të jetë i ndryshëm. Varet nga parametrat gjeometrikë të përcjellësit. Por në çdo rast, potenciali φ është proporcional me ngarkesën q.

Njësia SI e kapacitetit është farad. 1 F = 1Cl / 1V.

Nëse potenciali i sipërfaqes së topit

(5.4.3)

(5.4.4)

Më shpesh në praktikë, përdoren njësi më të vogla të kapacitetit: 1 nF (nanofarad) = 10 -9 F dhe 1 pcF (picofarad) = 10 -12 F.

Ekziston nevoja për pajisje që ruajnë ngarkesën dhe përçuesit e vetmuar kanë një kapacitet të vogël. Në mënyrë empirike, u zbulua se kapaciteti elektrik i një përcjellësi rritet nëse i sillet një përcjellës tjetër - për shkak të dukuritë e induksionit elektrostatik.

Kondensator A quhen dy përçues mbulesa të vendosura afër njëri-tjetrit .

Dizajni është i tillë që trupat e jashtëm që rrethojnë kondensatorin nuk ndikojnë në kapacitetin e tij elektrik. Kjo do të bëhet nëse fusha elektrostatike është e përqendruar brenda kondensatorit, midis pllakave.

Kondensatorët janë të disponueshëm në kondensatorë të sheshtë, cilindrikë dhe sferikë.

Meqenëse fusha elektrostatike është brenda kondensatorit, linjat e zhvendosjes elektrike fillojnë në pllakën pozitive, përfundojnë në pllakën negative dhe nuk zhduken askund. Rrjedhimisht, akuzat në targa e kundërta në shenjë, por e barabartë në madhësi.

Kapaciteti i një kondensatori është i barabartë me raportin e ngarkesës me diferencën e mundshme midis pllakave të kondensatorit:

(5.4.5)

Përveç kapacitetit, çdo kondensator karakterizohet nga U skllav (ose U NS . ) Është tensioni maksimal i lejuar, mbi të cilin ndodh prishja ndërmjet pllakave të kondensatorit.

Lidhja e kondensatorëve

Bateritë kapacitive- kombinime të lidhjeve paralele dhe serike të kondensatorëve.

1) Lidhja paralele e kondensatorëve (fig.5.9):

Në këtë rast, tensioni i përbashkët është U:

Tarifa totale:

Kapaciteti që rezulton:

Krahaso me lidhjen paralele të rezistencave R:

Kështu, kur kondensatorët janë të lidhur paralelisht, kapaciteti total

Kapaciteti total është më i madh se kapaciteti më i madh i baterisë.

2) Lidhja serike e kondensatorëve (fig.5.10):

E zakonshme është tarifa q.

Ose , nga këtu

Krahasoni me lidhjen serike R:

Kështu, kur kondensatorët janë të lidhur në seri, kapaciteti total është më i vogël se kapaciteti më i vogël i përfshirë në bateri:

Llogaritja e kapaciteteve të kondensatorëve të ndryshëm

1.Kapaciteti i një kondensatori të sheshtë

Forca e fushës brenda kondensatorit (Figura 5.11):

Tensioni midis pllakave:

ku është distanca midis pllakave.

Që nga akuza, atëherë

.

(5.4.7)

Siç mund ta shihni nga formula, konstanta dielektrike e një substance ka një efekt shumë të fortë në kapacitetin e një kondensatori. Kjo mund të shihet në mënyrë eksperimentale: ne ngarkojmë elektroskopin, sjellim një pllakë metalike në të - morëm një kondensator (për shkak të induksionit elektrostatik, potenciali është rritur). Nëse midis pllakave futet një dielektrik me ε, më shumë se ai i ajrit, atëherë kapaciteti i kondensatorit do të rritet.

Nga (5.4.6) është e mundur të merren njësitë matëse ε 0:

.

2. Kapaciteti cilindrik i kondensatorit

Diferenca potenciale midis pllakave të kondensatorit cilindrik të paraqitur në figurën 5.12 mund të llogaritet duke përdorur formulën:

Një numër i madh kondensatorësh që përdoren në teknologji janë të afërt në llojin e një kondensatori të sheshtë. Ky është një kondensator, i cili përbëhet nga dy plane përcjellëse paralele (pllaka), të cilat ndahen nga një hendek i vogël i mbushur me një dielektrik. Ngarkesat me madhësi të barabartë dhe me shenjë të kundërt janë të përqendruara në pllaka.

Kapaciteti elektrik i një kondensatori të sheshtë

Kapaciteti elektrik i një kondensatori të sheshtë shprehet shumë thjesht përmes parametrave të pjesëve të tij. Duke ndryshuar sipërfaqen e pllakave të kondensatorit dhe distancën midis tyre, është e lehtë të siguroheni që kapaciteti elektrik i një kondensatori të sheshtë është drejtpërdrejt proporcional me sipërfaqen e pllakave të tij (S) dhe në përpjesëtim të kundërt me distancën. ndërmjet tyre (d):

Formula për llogaritjen e kapacitetit të një kondensatori të sheshtë është e lehtë për t'u marrë duke përdorur llogaritjet teorike.

Le të supozojmë se distanca midis pllakave të kondensatorëve është shumë më e vogël se dimensionet e tyre lineare. Atëherë efektet e skajit mund të neglizhohen dhe fusha elektrike midis pllakave mund të konsiderohet uniforme. Fusha (E), e cila krijohet nga dy plane të pafundme që mbajnë të njëjtin modul dhe ngarkesë të kundërt, të ndara nga një dielektrik me një konstante dielektrike, mund të përcaktohet duke përdorur formulën:

ku është dendësia e shpërndarjes së ngarkesës mbi sipërfaqen e pllakës. Diferenca e mundshme midis pllakave të kondensatorëve të konsideruar të vendosura në një distancë d do të jetë e barabartë me:

Zëvendësoni anën e djathtë të shprehjes (3) në vend të diferencës së mundshme në (1) duke marrë parasysh se, kemi:

Energjia e fushës së një kondensatori të sheshtë dhe forca e bashkëveprimit të pllakave të tij

Formula për energjinë e fushës së një kondensatori të sheshtë shkruhet si:

ku është vëllimi i kondensatorit; E është forca e fushës së kondensatorit. Formula (5) lidh energjinë e kondensatorit me ngarkesën në pllakat e tij dhe forcën e fushës.

Forca mekanike (pondemotorike) me të cilën pllakat e një kondensatori të sheshtë ndërveprojnë me njëra-tjetrën mund të gjendet duke përdorur formulën:

Në shprehjen (6), minus tregon se pllakat e kondensatorit tërhiqen nga njëra-tjetra.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

SHEMBULL 2

Ushtrimi	Diferenca e mundshme midis pllakave të një kondensuesi të sheshtë ajri është V. Sipërfaqja e pllakave është e barabartë, distanca midis tyre është m. Sa është energjia e kondensatorit dhe me çfarë do të jetë e barabartë nëse pllakat largohen në një distancë m. Ju lutemi vini re se burimi i tensionit nuk fiket kur pllakat zgjaten.
Zgjidhje	Le të bëjmë një vizatim. Energjia e fushës elektrike të një kondensatori mund të gjendet duke përdorur shprehjen: Meqenëse kondensatori është i sheshtë, kapaciteti i tij elektrik mund të llogaritet si:

7.6. Kondensatorë

7.6.3. Ndryshimi i kapacitetit elektrik kondensator dhe bankë kondensator

Kapaciteti i një kondensatori mund të ndryshohet duke rritur ose ulur distancën midis pllakave të tij, duke zëvendësuar dielektrikun në hapësirën midis tyre, etj. Në këtë rast, rezulton të jetë vendimtare nëse kondensatori është i shkëputur ose i lidhur me burimin e tensionit.

Nëse një kondensator (ose bankë kondensatori):

• i lidhur me një burim tensioni, atëherë diferenca e mundshme (tensioni) midis pllakave të kondensatorit mbetet e pandryshuar dhe e barabartë me tensionin në polet e burimit:

U = konst;

• shkëputur nga burimi i tensionit, atëherë ngarkesa në pllakat e kondensatorit mbetet e pandryshuar:

Q = konst.

Kur lidhen me njëri-tjetrin kopertina me emër dy kondensatorë të ngarkuar, të tyre lidhje paralele.

U = Q gjithsej C total,

ku Q total është ngarkesa e bankës së kondensatorit; C total - kapaciteti elektrik i baterisë;

C total = C 1 + C 2,

ku C 1 është kapaciteti elektrik i kondensatorit të parë; C 2 - kapaciteti elektrik i kondensatorit të dytë;

• tarifë totale

Q total = Q 1 + Q 2,

Kur lidhen me njëri-tjetrin mbulesa të ndryshme zhvillohen dy kondensatorë të ngarkuar (si në rastin e lidhjes së pllakave me të njëjtin emër) të tyre lidhje paralele.

Parametrat e një banke të tillë kondensator llogariten si më poshtë:

• Tensioni i bankës së kondensatorit

U = Q gjithsej C total,

ku Q total është ngarkesa e bankës së kondensatorit; C total - kapaciteti i baterisë;

• kapaciteti elektrik i bankës kondensator

C total = C 1 + C 2,

ku C 1 - kapaciteti elektrik i kondensatorit të parë; C 2 - kapaciteti elektrik i kondensatorit të dytë;

• tarifë totale

Q total = | Q 1 - Q 2 |,

ku Q 1 është ngarkesa fillestare e kondensatorit të parë, Q 1 = C 1 U 1; U 1 - tension (diferenca potenciale) midis pllakave të kondensatorit të parë përpara lidhjes; Q 2 - ngarkesa fillestare e kondensatorit të dytë, Q 2 = C 2 U 2; U 2 - tension (diferenca potenciale) midis pllakave të kondensatorit të dytë përpara lidhjes.

Shembulli 17. Dy kondensatorë me të njëjtin kapacitet elektrik ngarkohen me një diferencë potenciale prej 120 dhe 240 V, përkatësisht, dhe më pas lidhen me të njëjtat pllaka të ngarkuara. Cili do të jetë ndryshimi i mundshëm midis pllakave të kondensatorëve pas lidhjes së specifikuar?

Zgjidhje . Para lidhjes së pllakave të kondensatorëve me të njëjtin emër, secila prej tyre kishte një ngarkesë:

• kondensatori i parë -

• kondensatori i dytë -

Kur lidhim pllaka me të njëjtin emër, marrim një lidhje paralele të kondensatorëve. Diferenca e mundshme midis pllakave të bankës së kondensatorit përcaktohet nga formula

U = Q gjithsej C total,

Ngarkesa totale e baterisë së dy kondensatorëve, e marrë duke lidhur pllakat e tyre me të njëjtin emër, përcaktohet nga shuma e ngarkesave të secilit prej tyre:

Q total = Q 1 + Q 2,

U = Q gjithsej C total = Q 1 + Q 2 2 C = C U 1 + C U 2 2 C = U 1 + U 2 2.

Le të llogarisim:

U = 120 + 240 2 = 180 V.

Diferenca e mundshme midis pllakave të kondensatorëve pas lidhjes së specifikuar do të jetë 180 V.

Shembulli 18. Dy kondensatorë identikë të sheshtë ngarkohen me një diferencë potenciale prej 200 dhe 300 V. Përcaktoni ndryshimin e potencialit midis pllakave të kondensatorëve pas lidhjes së pllakave të tyre të kundërta.

Zgjidhje . Para lidhjes së pllakave të kondensatorëve të ndryshëm, secila prej tyre kishte një ngarkesë:

• kondensatori i parë -

Q 1 = C 1 U 1 = CU 1,

ku C 1 është kapaciteti elektrik i kondensatorit të parë, C 1 = C; U 1 është diferenca potenciale midis pllakave të kondensatorit të parë;

• kondensatori i dytë -

Q 2 = C 2 U 2 = CU 2,

ku C 2 është kapaciteti elektrik i kondensatorit të dytë, C 2 = C; U 2 është diferenca potenciale midis pllakave të kondensatorit të dytë.

Kur lidhim pllaka të kundërta, marrim një lidhje paralele të kondensatorëve. Diferenca e mundshme midis pllakave të bankës së kondensatorit përcaktohet nga formula

U = Q gjithsej C total,

ku Q total është ngarkesa totale e baterisë; C total - kapaciteti total elektrik i baterisë.

Ngarkesa totale e baterisë së dy kondensatorëve, e marrë duke lidhur pllakat e tyre të kundërta, përcaktohet nga moduli i ndryshimit të ngarkesave të secilit prej tyre:

Q total = | Q 1 - Q 2 |,

dhe kapaciteti total elektrik i një baterie prej dy kondensatorësh identikë të lidhur paralelisht është

C total = C 1 + C 2 = 2C.

Prandaj, ndryshimi i mundshëm midis pllakave të baterisë përcaktohet nga shprehja

U = Q gjithsej C total = | Q 1 - Q 2 | 2 C = | C U 1 - C U 2 | 2 C = | U 1 - U 2 | 2.

Le të llogarisim:

U = | 200 - 300 | 2 = 50 V.

Diferenca e mundshme midis pllakave të kondensatorëve pas lidhjes së specifikuar do të jetë 50 V.

Shembulli 19. Një kondensator ajri i sheshtë i ngarkuar në 180 V dhe i shkëputur nga burimi i tensionit. Një pllakë metalike e pa ngarkuar futet në hapësirën midis pllakave të saj, paralelisht me to, trashësia e së cilës është 3 herë më e vogël se distanca midis pllakave. Duke supozuar se pllaka metalike është e vendosur në mënyrë simetrike në lidhje me pllakat e kondensatorit, përcaktoni ndryshimin potencial që do të vendoset midis tyre.

Zgjidhje . Kur një pllakë metalike vendoset në një kondensator të sheshtë, siç tregohet në figurë, elektronet e lira në metal rishpërndahen:

• rrafshi përballë pllakës së ngarkuar pozitivisht të kondensatorit merr një tepricë elektronesh dhe ngarkohet me një ngarkesë negative q 1 = -q;

• rrafshi përballë pllakës së ngarkuar negativisht të kondensatorit ka mungesë elektronesh dhe është i ngarkuar me ngarkesë pozitive q 2 = + q.

Si rezultat i rishpërndarjes së ngarkesës, pllaka mbetet neutrale:

Q = q 1 + q 2 = -q + ​​q = 0.

Rishpërndarja e ngarkesës në pllakën metalike çon në formimin e një baterie prej dy kondensatorësh:

• pllaka e ngarkuar pozitivisht e kondensatorit dhe rrafshi i ngarkuar negativisht i pllakës metalike kanë të njëjtat ngarkesa modulore të shenjës së kundërt; mund të konsiderohen si kondensator me kapacitet elektrik

C 1 = ε 0 S d 1,

ku ε 0 është një konstante elektrike, ε 0 = 8,85 ⋅ 10 −12 Cl 2 / (N ⋅ m 2); S është zona e pllakës së kondensatorit; d 1 - distanca midis pllakës së kondensatorit të ngarkuar pozitivisht dhe planit të ngarkuar negativisht të pllakës metalike;

• pllaka e ngarkuar negativisht e kondensatorit dhe rrafshi i ngarkuar pozitivisht i pllakës metalike kanë gjithashtu të njëjtat ngarkesa modulore të shenjës së kundërt; mund të konsiderohen si kondensator me kapacitet elektrik

C 2 = ε 0 S d 2,

ku d 2 është distanca midis pllakës së kondensatorit të ngarkuar negativisht dhe planit të ngarkuar pozitivisht të pllakës metalike.

Të dy kondensatorët kanë të njëjtën ngarkesë dhe formojnë një lidhje seri. Kapaciteti elektrik i një baterie prej dy kondensatorësh në lidhje seri përcaktohet nga formula

1 C total = 1 C 1 + 1 C 2, ose C total = C 1 C 2 C 1 + C 2.

Me një rregullim simetrik të pllakës në hapësirën midis pllakave të kondensatorit (d 1 = d 2 = d), kapacitetet e kondensatorëve janë të njëjta:

C 1 = C 2 = ε 0 S d,

kapaciteti total elektrik i baterisë jepet me shprehjen

C total = C 1 C 2 C 1 + C 2 = C 2 = ε 0 S 2 d,

ku d = (d 0 - a) / 2; d 0 - distanca midis pllakave të kondensatorit para futjes së pllakës; a është trashësia e pllakës metalike.

Dallimi i mundshëm midis pllakave të baterisë

U = Q gjithsej C total = 2 d q ε 0 S = q (d 0 - a) ε 0 S,

ku Q total është ngarkesa e baterisë e kondensatorëve të lidhur në seri, Q total = q.

Diferenca fillestare e potencialit përcaktohet nga formula

U 0 = Q 0 C 0 = Q 0 d 0 ε 0 S,

ku Q 0 është ngarkesa e kondensatorit para futjes së pllakës, Q 0 = q (kondensatori është shkëputur nga burimi i tensionit); C 0 - kapaciteti elektrik i kondensatorit përpara se të futet pllaka.

Raporti i ndryshimit të potencialit para dhe pas futjes së pllakës metalike përcaktohet nga shprehja

U U 0 = d 0 - a d 0.

Nga këtu gjejmë ndryshimin e kërkuar të potencialit

U = U 0 d 0 - a d 0.

Duke marrë parasysh d 0 = 3a, shprehja merr formën:

U = U 0 3 a - a 3 a = 2 3 U 0.

Le të llogarisim:

U = 2 3 ⋅ 180 = 120 V.

Si rezultat i futjes së një pllake metalike në kondensator, diferenca potenciale midis pllakave të saj u ul dhe arriti në 120 V.

Shembulli 20. Një kondensator ajri i sheshtë ngarkohet në 240 V dhe shkëputet nga burimi i tensionit. Është zhytur vertikalisht në një lëng me një konstante dielektrike prej 2.00 për një të tretën e vëllimit të tij. Gjeni diferencën potenciale që krijohet midis pllakave të kondensatorit.

Zgjidhje . Kur një kondensator i sheshtë ajri është zhytur pjesërisht në një dielektrik të lëngshëm, siç tregohet në figurë, elektronet e lira në pllakat e tij rishpërndahen në atë mënyrë që:

• një pjesë e pllakave të kondensatorit të zhytur në dielektrik ka një ngarkesë q 1;
• Një pjesë e pllakave të kondensatorëve që mbeten në ajër ka një ngarkesë q 2.

Si rezultat i rishpërndarjes së ngarkesës në sipërfaqen e pllakave të kondensatorit, vendoset një ngarkesë në pllakat e tij:

Q total = q 1 + q 2.

Zona e pllakave të kondensatorit, kur është pjesërisht e zhytur në një dielektrik të lëngshëm, ndahet në dy pjesë:

• pjesa e zhytur në dielektrik ka një sipërfaqe S 1; pjesa përkatëse e kondensatorit mund të konsiderohet si një kondensator i veçantë me kapacitet elektrik

C 1 = ε 0 ε S 1 d,

ku ε 0 është një konstante elektrike, ε 0 = 8,85 ⋅ 10 −12 Cl 2 / (N ⋅ m 2); ε është konstanta dielektrike e kondensatorit; d është distanca midis pllakave të kondensatorit;

• pjesa e mbetur në ajër ka një sipërfaqe prej S 2; pjesa përkatëse e kondensatorit mund të konsiderohet si një kondensator i veçantë me kapacitet elektrik

C 2 = ε 0 S 2 d.

Të dy kondensatorët kanë të njëjtin ndryshim potencial midis pllakave dhe formojnë një lidhje paralele. Kapaciteti elektrik i një baterie prej dy kondensatorësh në lidhje paralele përcaktohet nga formula

C total = C 1 + C 2 = ε 0 ε S 1 d + ε 0 S 2 d = ε 0 d (ε S 1 + S 2),

dhe ngarkesa në pllakat e baterisë është

Q total = C total U = ε 0 d (ε S 1 + S 2) U,

ku U është diferenca potenciale midis pllakave të baterisë.

Kapaciteti elektrik i një kondensatori para zhytjes së tij në një dielektrik përcaktohet nga shprehja

C 0 = ε 0 S 0 d,

dhe ngarkesa në pllakat e saj është

Q 0 = C 0 U 0 = ε 0 S 0 d U 0,

ku U 0 - ndryshimi i potencialit midis pllakave të kondensatorit para futjes së pllakës; S 0 - zona e pllakës.

Kondensatori është shkëputur nga burimi i tensionit, kështu që ngarkesa e tij nuk ndryshon pas zhytjes së pjesshme në dielektrik:

Q 0 = Q total,

ose, në mënyrë të qartë,

ε 0 S 0 d U 0 = ε 0 d (ε S 1 + S 2) U.

Pas thjeshtimit, kemi:

S 0 U 0 = (εS 1 + S 2) U.

Prandaj rrjedh se ndryshimi i kërkuar i potencialit përcaktohet nga shprehja

U = U 0 S 0 ε S 1 + S 2.

Duke marrë parasysh faktin se një pjesë e pllakave të kondensatorit është e zhytur në dielektrik, d.m.th.

S 1 = ηS 0, S 2 = S 0 - S 1 = S 0 - ηS 0 = S 0 (1 - η), η = 1 3,

U = U 0 S 0 ε η S 0 + S 0 (1 - η) = U 0 ε η + 1 - η.

Nga këtu gjejmë ndryshimin e kërkuar potencial:

U = 240 2,00 ⋅ 1 3 + 1 - 1 3 = 180 V.

Një sasi fizike e barabartë me punën që do të kryejnë forcat e fushës duke lëvizur një ngarkesë nga një pikë e fushës në tjetrën quhet tensioni ndërmjet këtyre pikave të fushës.

Konsideroni një fushë elektrostatike uniforme (një fushë e tillë ekziston midis pllakave të një kondensatori të ngarkuar të sheshtë larg nga skajet e tij):

Gjatë lëvizjes së ngarkesës, fusha punon:

1. Përçuesi në një fushë elektrike të jashtme (njëqind ndodhin, pse është induktuar)

Induksioni elektrostatik,

drejtimi në përçuesit ose dielektrikët e ngarkesave elektrike në një fushë elektrike konstante.

V përçuesve Grimcat e ngarkuara të lëvizshme - elektronet - lëvizin nën veprim e jashtme elektrike fusha... Lëvizja ndodh derisa ngarkesa të rishpërndahet në mënyrë që elektrike fushë brenda dirigjent do të kompensojë plotësisht e jashtmefushë dhe totali elektrik fushë brenda dirigjent bëhet zero. (Nëse kjo nuk do të ndodhte, atëherë brenda një përcjellësi të vendosur në një fushë elektrike konstante do të ekzistonte një rrymë elektrike për një kohë të pacaktuar, e cila do të binte ndesh me ligjin e ruajtjes së energjisë.) Si rezultat, ngarkesa të barabarta në madhësi të induktuara (të induktuara) me shenjë të kundërt .

Në dielektrikët e vendosur në një fushë elektrike konstante, ndodh polarizimi, i cili konsiston ose në një zhvendosje të lehtë të ngarkesave pozitive dhe negative brenda molekulave në drejtime të kundërta, gjë që çon në formimin e energjisë elektrike. dipole(me një moment elektrik proporcional me fushën e jashtme), ose në një orientim të pjesshëm të molekulave me një moment elektrik në drejtim të fushës. Në të dyja rastet, momenti i dipolit elektrik për njësi vëllimi të dielektrikut bëhet jozero. Ngarkesat e lidhura shfaqen në sipërfaqen e dielektrikut. Nëse polarizimi është johomogjen, atëherë ngarkesat e lidhura shfaqen brenda dielektrikut. Një dielektrik i polarizuar prodhon një fushë elektrostatike që i shtohet fushës së jashtme. (Cm. Dielektrikë.)

1. Kapaciteti elektrik, kondensator

Kapaciteti elektrik- një masë sasiore e aftësisë së një përcjellësi për të mbajtur një ngarkesë.

Mënyrat më të thjeshta për të ndarë ngarkesat elektrike të ndryshme - elektrifikimi dhe induksioni elektrostatik - bëjnë të mundur marrjen e një sasie të vogël ngarkesash elektrike të lira në sipërfaqen e trupave. Për akumulimin e sasive të konsiderueshme të ngarkesave elektrike të ndryshme, kondensatorë.

Kondensator Është një sistem i dy përçuesve (pllakave) të ndara nga një shtresë dielektrike, trashësia e së cilës është e vogël në krahasim me dimensionet e përçuesve. Kështu, për shembull, formohen dy pllaka metalike të sheshta të vendosura paralelisht dhe të ndara nga një shtresë dielektrike banesë kondensator.

Nëse pllakave të një kondensatori të sheshtë u thuhet barazime në madhësi të shenjës së kundërt, atëherë forca e fushës elektrike midis pllakave do të jetë dy herë më e lartë se forca e fushës së një pllake. Jashtë pllakave, forca e fushës elektrike është zero, pasi ngarkesat e barabarta me shenjë të kundërt në dy pllaka krijojnë fusha elektrike jashtë pllakave, forcat e të cilave janë të barabarta në madhësi, por të kundërta në drejtim.

Kapaciteti i kondensatorit quhet një sasi fizike e përcaktuar nga raporti i ngarkesës së njërës prej pllakave me tensionin midis pllakave të kondensatorit:

Me një pozicion konstant të pllakave, kapaciteti elektrik i kondensatorit është konstant për çdo ngarkesë në pllaka.

Farad merret si njësi e kapacitetit elektrik në sistemin SI. 1 F është kapaciteti elektrik i një kondensatori të tillë, voltazhi midis pllakave të të cilit është i barabartë me 1 V kur pllakat informohen për ngarkesa të kundërta me 1 C.

Kapaciteti elektrik i një kondensatori të sheshtë mund të llogaritet me formulën:

, ku

S - zona e pllakave të kondensatorëve

d - distanca midis pllakave

- konstanta dielektrike e dielektrikut

Kapaciteti elektrik i topit mund të llogaritet me formulën:

Energjia e një kondensatori të ngarkuar.

Nëse brenda kondensatorit forca e fushës është E, atëherë forca e fushës e krijuar nga ngarkesa e njërës prej pllakave është E / 2. Në një fushë uniforme të një pllake, ka një ngarkesë të shpërndarë mbi sipërfaqen e pllakës tjetër. Sipas formulës për energjinë potenciale të një ngarkese në një fushë uniforme, energjia e një kondensatori është:

Përdorimi i formulës për kapacitetin e një kondensatori
: