Электрическая емкость, конденсатор, емкость конденсатора

Билет 22. Электрическая емкость, конденсатор, емкость конденсатора,
емкость плоского конденсатора, соединение конденсаторов в батарею,
устройство и типы конденсаторов, энергия заряженного конденсатора, точка
Кюри, пьезоэлектрический эффект.
Электри́ческая
ёмкость —
характеристика проводника,
способности накапливать электрический заряд.
Для накопления значительных
применяются конденсаторы
разноименных
мера
электрических
его
зарядов
Конденсатор – это система из двух проводников, разделенных диэлектриком,
толщина которого мала по сравнению с линейными размерами проводников. Две
плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные
слоем диэлектрика, образуют плоский конденсатор.
Физическая величина, определяемая отношением заряда q одно из пластин
конденсатора
к разности потенциалов между обкладками конденсатора,
называется электроемкостью конденсатора:
∁=
𝑞
(ф1 − ф2)
Единица электроемкости СИ – фарад. Емкостью в 1 Ф обладает такой
конденсатор, разность потенциалов, между облаками которого равна 1В при
сообщении обкладками разноименных зарядов по 1 Кл.
Электроемкость плоского конденсатора:
Металлические электроды конденсаторов изготавливаются в виде тонкой
фольги. В качестве изолирующей прокладки используются парафинированная
бумага, полистирол, слюда, керамика, воздух.
По типу используемого диэлектрика конденсаторы называются бумажными,
слюдяными, керамическими, воздушными.
Есть электролитические конденсаторы, которые необходимо включать в цепь
с учетом полярности. Слоем изолятора служит тонкая пленка оксида алюминия
на алюминиевой фольге, помещенной в электролит.
Если
на
обкладках
конденсатора
электроемкостью С находятся
электрические заряды +q и -q, то согласно формуле напряжение между
обкладками конденсатора равно
В процессе разрядки конденсатора напряжение между его обкладками
убывает прямо пропорционально заряду q от первоначального значения U до 0.
Среднее значение напряжения в процессе разрядки равно
Для
работы А, совершаемой
конденсатора, будем иметь:
электрическим
полем
при
разрядке
Следовательно, потенциальная энергия Wp конденсатора электроемкостью
С, заряженного до напряжения U, равна
Энергия конденсатора обусловлена тем, что электрическое поле между
его обкладками обладает энергией. Напряженность Е поля пропорциональна
напряжению U, поэтому энергия электрического поля пропорциональна квадрату
его напряженности.
Кристаллы, обладающие в некотором температурном интервале спонтанной
поляризацией, называют сегнетоэлектриками. Для сегнетоэлектриков характерно
наличие определенной температуры – точки Кюри, выше которой спонтанная
поляризация исчезает и сегнетоэлектрик становится обычным диэлектриком.
Явление возникновения поляризационных зарядов при деформации
кристалла называют прямым пьезоэлектрическим эффектом. Обратный
пьезоэффект – деформация пьезоэлектрика, помещенного в электрическое поле.