Конденсатори. Ємність плоского конденсатора

Конденсатори складаються з двох або більше близько розташованих один до одного провідників (обкладок), розділених шаром діелектрика (рис. 1), причому товщина шару діелектрика між провідниками значно менше розмірів самих провідників.

При невеликих розмірах конденсатор відрізняється значною ємністю, що не залежить від наявності поблизу нього інших зарядів або провідників.

Обкладкам конденсатора повідомляють однакові по модулю, але протилежні за знаком заряди, що сприяє накопиченню зарядів, так як різнойменні заряди притягуються і тому розташовуються на внутрішніх поверхнях пластин.

Під зарядом конденсатора розуміють заряд однієї пластини.

Електроємна конденсатора називають фізичну величину, чисельно рівну відношенню заряду конденсатора до різниці потенціалів між його обкладинками.

Таким чином, ємність плоского конденсатора залежить від площі обкладок, відстані між ними і діелектричної проникності діелектрика, що заповнює простір між обкладинками конденсатора, але не залежить від матеріалу, з якого ці пластини виготовлені.

Конденсатори можна класифікувати за такими ознаками і властивостями:

за призначенням – конденсатори постійної і змінної ємності;
за формою обкладок розрізняють конденсатори плоскі, сферичні, циліндричні та ін .;
за типом діелектрика – повітряні, паперові, слюдяні, керамічні, електролітичні і т.д.
Для отримання необхідної ємності конденсатори з’єднують між собою в батареї, застосовуючи при цьому паралельне, послідовне і змішане з’єднання.

При паралельному з’єднанні конденсаторів одні обкладки всіх конденсаторів з’єднуються в один вузол, інші – в інший вузол. Загальний заряд дорівнює сумі алгебри зарядів кожної з обкладок окремих конденсаторів.

Ємність конденсатора: види і застосування; принципи роботи та маркування

Конденсатором називається елемент електричного кола, який служить в якості накопичувача заряду.

Областей застосування цього пристрою зараз багато, чим і обумовлений їх великий асортимент. Вони різняться за матеріалами, з яких виготовлені, призначенням, діапазону основного параметра. Але головною характеристикою є його ємність конденсатора.

Принцип роботи конденсатора

Конструкція

На схемах конденсатор позначається у вигляді двох паралельних ліній, не пов’язаних між собою:

Це відповідає його найпростішої конструкції — двох пластин (обкладкам), розділених діелектриком. Фактичне виконання цього виробу найчастіше являє собою загорнуті в рулон обкладки з прошарком діелектрика або інші химерні форми, але суть залишається тією ж самою.

Ємність конденсатора

Електрична ємність – здатність провідника накопичувати електричні заряди. Чим більше заряд вміщує провідник при даній різниці потенціалів, тим більша ємність. Залежність між зарядом Q і потенціалом φ виражається формулою:

C=Q/φ

де Q — заряд у кулонах (Кл), φ — потенціал у вольтах (В).

Ємність вимірюється в фарадах (Ф), що ви пам’ятаєте з уроків фізики. На практиці частіше зустрічаються більш дрібні одиниці: миллифарад (мФ), микрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пікофарад (пФ).

Накопичувальна здатність залежить від геометричних параметрів провідника, діелектричної проникності середовища, де він знаходиться. Так, для сфери з провідного матеріалу вона буде виражатися формулою:

Дивіться також: Назва планет Сонячної системи за порядком і їх розташування від Сонця

C=4πεε0R

де ε0—8,854·10^-12 Ф/м-електрична постійна, а ε — діелектрична проникність середовища (таблична величина для кожної речовини).

В реальному житті нам частіше доводиться мати справу не з одним провідником, а з системами таких. Так, у звичайному плоскому конденсаторі ємність буде прямо пропорційна площі пластин і назад — відстані між ними:

C=εε0S/d

ε тут — діелектрична проникність прокладки між пластинами.

Ємність паралельних і послідовних систем

Паралельне з’єднання ємностей являє собою один великий конденсатор з тим же шаром діелектрика і сумарною площею пластин, тому загальна ємність системи являє собою суму таких у кожного з елементів. Напруга при паралельному з’єднанні буде одним і тим же, а заряд розподілиться між елементами схеми.

C=C1+C2+C3

Послідовне з’єднання конденсаторів характеризується загальним зарядом і розподіленим напругою між елементами. Тому не підсумовується ємність, а зворотна їй величина:

1/C=1/С1+1/С2+1/С3

З формули ємності одиночного конденсатора можна вивести, що при однакових елементів, з’єднаних послідовно, їх можна представити у вигляді одного великого з тією ж площею обкладки, але з сумарною товщиною діелектрика.