Идеальный конденсатор

Урок 3. Энергоемкие элементы. Накопители электромагнитного поля

Лекция № 2

Конденсатором называют элемент электрической цепи, предназначенный для накопления электрического поля.

Если по сравнению со способностью накапливать, концентрировать электрическое поле можно пренебречь другими свойствами. то приходим к физической модели под названием идеальный конденсатор.

Идеальным конденсатором называют воображаемый элемент, поведение которого исчерпывающим образом описывается функциональной связью между зарядом и напряжением:

F(q, u) = 0.

Это уравнение есть вольт-кулонная характеристика (ВКХ).

u

q

Изобразим графики ВКХ идеальных конденсаторов.

Прямая 1 – это график ВКХ линейного конденсатора.

Его уравнение

q – Cu = 0, при С > 0.

Соответственно, кривая 2 представляет ВКХ нелинейного конденсатора.

u

i

Линейный конденсатор обозначается на схемах следующим образом:

Коэффициент называют ёмкостью конденсатора.

Установим единицу этой физической величины:

При известной ёмкости конденсатора можно полностью описать его электрический режим. Например, сила тока конденсатора

Значит, сила тока, протекающая через конденсатор, тем больше, чем выше скорость изменения напряжения. Если напряжение u_c неизменно, т.е. u_с = 0, то i_c º 0. В этом случае конденсатор становится изолятором.

При известной силе тока напряжение конденсатора

Мощность тока конденсатора:

Так как сомножители этой формулы – знакопеременные величины, мощность тока конденсатора может быть и положительной, и отрицательной. Значит конденсатор может быть либо нагрузкой, либо источником в цепи.

Ищем энергию тока конденсатора:

Перейдем к рассмотрению нелинейных конденсаторов.

Обозначение нелинейного конденсатора:

Введем дифференциальную ёмкость по правилу

Если задана дифференциальная емкость, то ВКХ

а сила тока конденсатора

Эта формула аналогична той, что писали для линейного конденсатора.

Для линейного элемента:

и сила тока представляется частной известной формулой:

Дата добавления: 2014-01-03