Меню

Обкладки конденсатора емкостью c заряженного до некоторого напряжения



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Обкладка — конденсатор

Обкладка конденсатора имеет некоторую толщину и закругленный край. [1]

Обкладки конденсаторов обычно имеют небольшую толщину, и в них явление поверхностного эффекта может сказываться только при весьма высоких частотах, порядка 100 Мгц. [3]

Обкладки конденсаторов обычно имеют небольшую толщину и в них явление поверхностного эффекта может сказываться только при весьма высоких частотах, порядка 100 Мгц и выше. [5]

Обкладки конденсатора с неизвестной емкостью Сп заряженного до напряжения 6 80 В, соединяют с обкладками конденсатора емкостью С2 60 мкФ, заряженного до ( / 216 В. Определить емкость Сх, если напряжение на конденсаторах после их соединения U 20 В, конденсаторы соединяются обкладками, имеющими: а) одноименные заряды; б) разноименные заряды. [6]

Обкладки конденсатора емкостью С, заряженного до разности потенциалов U, соединяются с обкладками такого же, но не заряженного конденсатора. [7]

Обкладки конденсатора , заряженные разноименно, притягиваются друг к другу. Механические силы, действующие на макроскопические заряженные тела, называются пондеромоторными силами. [8]

Обкладки конденсатора обычно изготавливают из алюминия, латуни или меди. Емкость конденсатора зависит от плошали его пластин, расстояния между ними и от примененного диэлектрика. [9]

Обкладки конденсаторов выполняются из алюминиевой фольги толщиной 0 01 мм, а прослойками служит высокосортная конденсаторная бумага толщиной 0 007 — 0 012 мм, пропитанная жидким диэлектриком. Ширина бумаги берется на 10 — 15 мм больше ширины фольги. Число слоев конденсаторной бумаги между обкладками зависит от величины напряжения, на которое рассчитана секция. [10]

Обкладки конденсатора и его выводы обладают, как и всякий проводник, индуктивностью. Эта ненужная, но неизбежная собственная индуктивность конденсатора зависит от размера его обкладок и способа их соединения. [12]

Обкладки конденсатора введены в плечо прецизионного моста емкости. [13]

Обкладки конденсаторов изготовляются из алюминиевой фольги толщиной около 0 01 мм, а изолирующие прослойки — из тончайшей ( от 0 007 до 0 012 мм) высокосортной конденсаторной бумаги, которая пропитывается жидким диэлектриком: в масляных конденсаторах — маслом, а в соволовых конденсаторах — специальной синтетической жидкостью соволом. Весьма малая толщина и высокосортность конденсаторной бумаги обусловливают относительно высокую ее стоимость, от которой зависят технико-экономические показатели конденсаторов, выполненных на различные рабочие напряжения. [14]

Обкладки конденсатора , описанного в предыдущей задаче, сначала были присоединены к источнику напряжения L / 0, потом источник напряжения был отсоединен, затем появился объемный заряд. [15]

Источник

Физика дома

Решение задач с конденсаторами

Одной из тем, изучаемых в курсе физики 10-го класса, является тема «Конденсаторы». Сама по себе тема не сложная, но решение задач по этой теме вызывает вопросы. Давайте разберём некоторые задачи и те нюансы, на которые необходимо обращать внимание.

Теорию Вы можете прочитать в учебнике. Поэтому сразу перейдём к задачам — к практике. Рассмотрим несколько задач.

1) Как изменится электроёмкость конденсатора при увеличении заряда на его обкладках в n раз?

Читайте также:  Защита ввода по максимальному напряжению

Ёмкость конденсатора зависит от геометрических размеров пластин, их взаимного расположения и электрических свойств среды. Ни один из этих параметров здесь не изменяется. Следовательно электроёмкость конденсатора не изменится. При увеличении заряда на пластинах — увеличится напряжение между обкладками.

2) Плоский воздушный конденсатор, площадь каждой пластины которой равна S, а расстояние между ними d1, зарядили до напряжения U и отключили от источника напряжения . После этого увеличили расстояние между пластинами до d2. Как изменится при этом энергия конденсатора ?

При увеличении расстояния между пластинами, электроёмкость конденсатора уменьшается в 2 раза. Это — во-первых. Во-вторых. Для решения этой задачи большинство используют формулу для определения энергии электрического поля заряженного конденсатора. энергия заряженного конденсатораПосле подстановки получается, что энергия уменьшается в 2 раза. Этот ответ будет не верный.

Для ответа на вопрос этой задачи следует воспользоваться другой формулой для определения энергии. энергия заряженного конденсатораПоскольку после отключения конденсатора от источника напряжения, постоянным остаётся заряд на конденсаторе! Следовательно энергия заряженного конденсатора увеличивается в 2 раза!

3) Тот же самый вопрос, но конденсатор остаётся подключённым к источнику напряжения .

Если конденсатор остаётся подключённым к источнику напряжения, то напряжение между обкладками остаётся неизменным, какие бы изменения не производились с конденсатором. И для ответа на вопрос необходимо воспользоваться первой формулой.

4) Конденсатор ёмкостью С1, заряженный до разности потенциалов U1 соединили одноимённо заряженными обкладками с конденсатором ёмкостью С2, заряженным до напряжения U2. Найдите разность потенциалов между обкладками конденсаторов после их соединения.

В основе решения задач подобного типа лежит закон сохранения электрического заряда. Заряд конденсаторов до соединения равен заряду системы после соединения. То есть, записав закон сохранения заряда и расписав заряды конденсаторов, определить неизвестную величину уже не вызывает никаких трудностей.

5) Как изменится ёмкость плоского конденсатора, если между его обкладками поместить стеклянную пластинку, толщина которой равна половине расстояния между обкладками? Какая работа совершается при этом, если конденсатор остаётся подсоединён к источнику напряжения U?

конденсаторы

Для начала необходимо понять, а что происходит с конденсатором. Если сделать рисунок, то это выглядит примерно следующим образом:

ёмкость системы конденсаторов

И если мысленно между воздушным зазором и диэлектриком пометить тонкий проводник, то получившийся конденсатор будет представлять собой два последовательно соединенные конденсатора, с расстояние между пластинами d/2. Просчитав ёмкость получившейся системы, отвечаем на первый вопрос задачи.

Чтобы ответить на вопрос с энергией, рассчитываем энергию системы до и после введения диэлектрика. Разность энергий будет показывать работу, совершённую при этом.

конденсаторы

Конденсатор может быть заполнен диэлектриком таким образом, что диэлектрик заполняет конденсатор на половину площади пластин. Тогда конденсатор разрезаем на пополам и решаем задачу, как будто имеем два параллельно соединённых конденсатора с площадью пластин S/2.

6) Конденсатор подключили к источнику тока через резистор сопротивлением 5 кОм. Результаты измерений напряжения между обкладками конденсатора представлены в таблице:

Читайте также:  Пин 90 рабочее напряжение

Источник

Зарядка и разрядка конденсатора

Пишу для школьников (для лучшего понимания ими основ физики). Материал излагаю в соответствии с признанной ныне научной трактовкой физических явлений. Критике существующей теории и глубоким теоретическим рассуждениям здесь не место.

Основной характеристикой конденсатора является его электрическая ёмкость С .

Под ёмкостью конденсатора понимается его способность накопить на своих обкладках и удержать на них электрический заряд.

Чем больший электрический заряд соберёт на себе конденсатор, тем больший заряд при разряде он отдаст во внешнюю электрическую цепь.

Ёмкость плоского конденсатора тем больше, чем больше площадь его пластин, чем меньше расстояние между ними и чем больше диэлектрическая проницаемость диэлектрика между его обкладками (объяснение дано в Занятии 53 ):

Зарядка и разрядка конденсатора

На практике конденсатор заряжают, присоединив его обкладки к полюсам источника постоянного напряжения.

Как происходит процесс зарядки конденсатора?

До зарядки каждая обкладка конденсатора имела одинаково е количество положительных и отрицательных зарядов, то есть не была заряжена.

Чтобы зарядить конденсатор надо, чтобы какое-то количество свободных электронов перешло с одной обкладки на другую. Поэтому обкладки и получают одинаковые по модулю, но противоположные по знаку заряды.

Вдумаемся в смысл слов:

  • чтобы зарядить конденсатор, надо разъединит ь заряды;
  • чтобы разрядить конденсатор, надо соединить разъединённые заряды.

Проведём мысленный эксперимент.

Имеются две металлические пластинки . Каждая из них не заряжена . Это значит, что в них содержится одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов.

Перемещаться в металле могут только свободные (оторвавшиеся от атомов валентные) электроны.

Представим, что эти пластинки привели в очень тесное соприкосновение, при котором часть свободных электронов перешла, например, с верхней пластинки на нижнюю.

Зарядка и разрядка конденсатора

Тогда на поверхности верхней пластинки появится положительный заряд (там будет недостаток электронов). Поверхность же нижней пластинки зарядится отрицательно (на ней избыток электронов).

Пластинки, имеющие противоположные знаки, притягиваются друг к другу. Чтобы их разъединить, надо совершить механическую работу против силы притяжения.

После перемещения пластинок на некоторое расстояние друг от друга (после совершения механической работы), они окажутся заряженными разноимёнными равными по модулю зарядами.

Зарядка и разрядка конденсатора

Совершив работу, мы разделили заряды и зарядили пластинки. Совершённая механическая работа перешла в энергию электрического поля, образовавшегося между пластинками, которые можно считать обкладками плоского конденсатора.

Рассуждая так, мы представили процесс зарядки конденсатора.

Теперь представим процесс разрядки конденсатора.

Чтобы разрядить конденсатор, надо соединить разъединённые заряды, то есть вернуть электроны, перешедшие с верхней пластинки на нижнюю, на верхнюю пластинку. Тогда обе пластинки опять окажутся незаряженными.

Для этого надо заряженные пластинки соединить проводом. Тогда свободные электроны с отрицательно заряженной пластинки, отталкиваясь от неё, станут перемещаться в ближайший к пластинке участок провода. В результате заряд отрицательно заряженной пластинки уменьшается.

Количество электронов в этом участке провода ( прилегающего к отрицательно заряженной пластинке) увеличится . Эти электроны передадут движение (энергию) электронам соседнего участка провода и так далее.

Читайте также:  Стабилизаторы напряжения укртехнология optimum

Одновременно с другого конца провода, соединённого с положительно заряженной пластинкой, свободные электроны переходят на пластинку , уменьшая её положительный заряд . Направленное движение электронов и здесь передаётся от участка к участку провода.

Перераспределение электронов от участка к участку в проводе (электрический ток) происходит до тех пор, пока количество положительных и отрицательных зарядов в каждой пластинке не станет одинаковым ( пока разъединённые при зарядке пластин заряды не соединятся).

Процесс разрядки конденсатора — это процесс соединения разъединённых зарядов .

Так можно представить процессы зарядки и разрядки конденсатора.

Теперь рассмотрим качественно процесс зарядки конденсатора от источника постоянного тока.

Зарядка и разрядка конденсатора

На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника постоянного тока, конденсатора и сопротивления.

При замыкании ключа свободные электроны придут в движение, в цепи возникнет ток и конденсатор начнёт заряжаться. При этом напряжение на конденсаторе будет увеличивться, а ток в цепи будет убывать.

Зарядка и разрядка конденсатора

Процесс зарядки конденсатора будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не станет равным напряжению источника. Это напряжение на конденсаторе называется установившимся .

Когда на пластинах накопится заряд, равный произведению ёмкости конденсатора на установившееся напряжение

Зарядка и разрядка конденсатора

тока в цепи не станет (конденсатор полностью зарядится).

Длительность процесса зарядки определяется ёмкостью конденсатора и сопротивлением цепи

Зарядка и разрядка конденсатора

Конденсатор станет разряжаться , если его обкладки замкнуть через сопротивление.

Зарядка и разрядка конденсатора

Процесс разрядки конденсатора описан выше.

Как происходит процесс перемещения (перераспределения) электронов в проводе сказано ещё в статье » Работа тока . «

По мере разрядки конденсатора ток в цепи уменьшается .

Прохождение тока через сопротивление сопровождается выделением тепла — энергия электрического поля переходит в тепло.

Покажем ещё цепь постоянного тока, состоящую из источника постоянного тока, двух конденсаторов и двух сопротивлений.

Зарядка и разрядка конденсатора

Найдём напряжение на каждом конденсаторе (имеется ввиду установившееся напряжение).

Конденсаторы соединены последовательно, значит общее напряжение на конденсаторах равно напряжению источника:

Зарядка и разрядка конденсатора

Заряды конденсаторов, равные произведением их ёмкостей на напряжения, равны между собой:

Зарядка и разрядка конденсатора

Совместное решение этих уравнений позволяет найти напряжение на каждом конденсаторе:

Зарядка и разрядка конденсатора

Зарядка и разрядка конденсатора

То есть пока источник постоянного тока подключен , конденсаторы заряжены , так как заряд конденсатора пропорционален напряжению:

Зарядка и разрядка конденсатора

Чем больше напряжение на конденсаторе (на участке цепи, содержащей конденсатор), тем больше заряд на его обкладках.

Если источник напряжения отключить , то через сопротивления пройдёт разрядный ток, положительные и отрицательные заряды соединятся и конденсаторы разрядятся.

Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Сообщите друзьям о существовании этого канала.

Предыдущая запись : Полезная мощность . Полная мощность. КПД электрической цепи.

Следу ющая запись : Решение задач на нахождение мощности и КПД в цепи постоянного тока.

Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1 .

Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45 .

Ссылки на занятия (статьи), начиная с теплового действия тока, даны в конце Занятия 58 .

Источник