Конденсаторы: устройство и соединение

Конденсаторы

• Устройство и принцип действия
• Емкость конденсатора
• Соединения конденсаторов

Вспомним:

• Эл. емкость – свойство проводников накапливать электрические заряды.
• С = q /  │Кл / В│
• Единица эл. емкости – Фарад. 1 Ф = 1 Кл/В
• Чем больше площадь поверхности тела, тем меньший потенциал ему сообщает накопленный заряд.
• Емкость тела пропорциональна площади его поверхности

Устройство и принцип действия конденсатора

• Представьте себе две близко расположенные разноименно заряженные изолированные друг от друга пластины.
• Величины зарядов +q и -q одинаковы.
• Потенциал первой пластины + φ1, второй – φ2.
• Расстояние между пластинами l изменяется.
• Проследим, как будут изменяться потенциалы пластин при изменении расстояния между ними…
• На рисунке изменение размера буквы φ будет со-ответствовать изменению потенциала пластины..

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Устройство и принцип действия

- φ 2

+ φ 1

l

+ q

- q

Ёмкость конденсатора

• Чем ближе пластины, тем больше разноименные потенциалы пластин ослабляют друг друга, а, значит, напряжение между ними становится меньше при том же заряде.

• С = q/U
• С = q/U
• С = q/U
• С = q/U
• С = q/U
• С = q/U
• С = q/U
• А, значит, емкость становится больше.
• Т.О., емкость конденсатора пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними (толщине диэлектрика)

Свойства параллельной цепи

• Напряжение на любом участке одинаково, т.к. начала и концы участков общие для всех
• Процессы в ветвях протекают независимо друг от друга

Соединения конденсаторов

• Параллельное

• U1 = U2 = U
• Заряды q1 и q2 независимы
• Общий заряд Q = q1 + q2
• Общая емкость C = Q/U
• C = (q1+q2)/U
• C = q1/U + q2/U
• C = C1 + C2

С1 q1

С2 q2

U

При параллельном соединении:

• Напряжение на любом конденсаторе одинаково, т.к. начала и концы конденсаторов общие для всех
• Каждый конденсатор накапливает свой заряд независимо от емкости других
• Общая емкость цепи равна сумме емкостей всех конденсаторов

Конденсаторы будут накапливать заряды независимо друг от друга?

Соединения конденсаторов

• Последовательное

• Общий для С1 и С2 заряд Q
• U1 + U2 = U
• Общая емкость C = Q/U
• C = Q / (U1+U2)
• Обратим выражение:
• 1/C = (U1+U2) / Q
• 1/C = 1/C1 + 1/C2

Q

С2

С1

U1 U2

U

При последовательном соединении:

• Приложенное напряжение делится между конденсаторами
• Заряд накапливается общий для всех
• Обратная емкость цепи равна сумме обратных емкостей всех конденсаторов (чем их больше, тем общая емкость меньше)

Вопросы:

• В каком случае необходимо параллельное соединение конденсаторов?
• Если нужна емкость большая, чем емкость каждого из них!
• На каждый конденсатор действует полное приложенное напряжение!

Вопросы:

• В каком случае необходимо последовательное соединение конденсаторов?
• Если нужно разделить приложенное напряжение между ними!
• Общая емкость цепи будет меньше наименьшей из соединенных!