Вычисление емкости простых конденсаторов

Электроемкость проводников. Конденсаторы.

Заряд q, сообщенный уединенному проводнику создает вокруг него электрическое поле, напряженность которого пропорциональна величине заряда. Потенциал поля φ, в свою очередь, связан с напряженностью поля также пропорциональной зависимостью. Следовательно, заряд и потенциал уединенного проводника связаны между собой линейной зависимостью:

q = Cφ

Коэффициент пропорциональности С называется электроемкостью (или просто емкостью) проводника. Емкость проводника зависит от его формы и размеров, а также свойств окружающей проводник среды. Если проводник находится в непроводящей среде с диэлектрической проницаемостью ε, то его емкость увеличивается в ε раз.

Единицы измерения электроемкости в СИ:

Пара проводников, между которыми имеется разность потенциалов, называется простейшим конденсатором. Индуцированные на проводниках заряды равны по величине и противоположны по знаку. Заряд каждой пластины по абсолютной величине

Если пространство между проводниками заполнено средой с диэлектрической проницаемостью ε, то

где С₀ - емкость конденсатора в вакууме.

Согласно определению, емкость конденсатора:

, где

(интеграл берется вдоль силовой линии поля между обкладками конденсатора).

Следовательно, общая формула для вычисления емкости любого конденсатора есть:

Рассмотрим ряд примеров на применение этой формулы.

Пример 1. Емкость плоского конденсатора (рис.4.3).

, S – площадь одной пластины.

Рис.4.3. Плоский конденсатор.

Пример 2. Емкость цилиндрического конденсатора (рис.4.4).

l

Заряд: , l – длина конденсатора; r₁, r₂ -радиусы электродов

+

.

Рис.4.4. Цилиндрический конденсатор.

Пример 3. Емкость сферического конденсатора и уединенного шара (рис.4.5; 4.6).

Рис.4.5. Сферический конденсатор.

Рис.4.6. Уединенный шар. , R₁ = R

Дата добавления: 2013-12-12