План лекції
з навчальної дисципліни
ФІЗИКА
Тема ЕЛЕКТРОЄМНІСТЬ. КОНДЕНСАТОРИ
ОРГАНІЗАЦІЙНО-МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРОВЕДЕННЯ ЛЕКЦІЇ
Звернути увагу, що електроємність провідника вимірюється зарядом, надання якого провіднику змінює його потенціал на одиницю; вказати, що ємність провідника залежить від його форми, лінійних розмірів та діелектричної проникності середовища. Пояснити, що для накопичення значних по величині зарядів на практиці використовуються конденсатори. В залежності від форми конденсатори поділяються на плоскі, циліндричні та сферичні, а по типу діелектриків паперові, слюдяні, керамічні та ін.
1. Вказати на широке застосування в техніці зв’язку. Показати різні типи конденсаторів.
2. Продемонструвати енергію зарядженого конденсатора дослідом з демонстраційним конденсатором, вивести формулу енергії конденсатора.
3. Вивести формулу для об’ємної густини енергії електричного поля конденсатора, пояснити її.
ВСТУП
Електроємністю (ємністю) провідника С називають величину, що дорівнює відношенню заряду Q, наданою провіднику, до його потенціалу j:
Ємність провідника залежить від його форми, лінійних розмірів і діелектричної проникності середовища і не залежить ні від заряду, ні від потенціалу. В СІ одиниця ємності називається фарад ( Ф ).
1мкФ=10-6 Ф (мікрофарад)
1 нФ =10-9Ф (нанофарад)
1 пФ=10-12 Ф (пікофарад)
Ємність кулі, радіус якої r,
Ємність Землі: .
На практиці необхідні пристрої, які при малих розмірах і невеликих відносно навколишніх тіл потенціалах можуть накопичувати значні по величині заряди (мати велику ємність).
Конденсатором називають системи двох або кількох провідників, розділених шаром діелектрика, товщина якого мала порівняно з розмірами провідників (обкладок).
Електроємність 1Ф має такий конденсатор, напруга (різниця потенціалів) між обкладками якого дорівнює 1В при наданні обкладками різнойменних зарядів по 1 Кл.
Конденсатори з’єднуються у батареї паралельно
,
або послідовно
.
По типу діелектрика, що використовується, конденсатори називаються паперовими, слюдяними, полістирольними, керамічними, повітряними). Паперовий конденсатор виготовляють із двох смуг металевої фольги, ізольованих одна від другої смугами парафінового паперу.
Звернуті в рулон смуги фольги й паперу, вміщуються в металевий або фарфоровий корпус.
Через спеціальні ізолятори від смуг фольги двома проводами конденсатор підключається в електричне коло. Аналогічна будова і конденсаторів інших типів. Також використовуються конденсатори змінної ємності.
Конденсатори являються основним елементом коливального контуру, мають широке застосування в техніці зв’язку.
Вони використовуються для згладжування пульсацій в випрямлячах змінного струму для розділу сталої і змінної складової струму, в електричних коливальних контурах радіопередачах і радіоприймачів, для накопичення великих запасів електричної енергії під час проведення фізичних експериментів в галузі лазерної техніки та керованого термоядерного синтезу.
Як і кожен заряджений провідник конденсатор має енергію, яка виражається формулою
.
Об’ємна густина енергії електричного поля з напруженістю Е:
.
Для однорідного ізотропного діелектрика
.
ПРОВІДНИКИ В ЕЛЕКТРОСТАТИЧНОМУ ПОЛІ. ............
