Г. Разряд конденсатора

На рис.1.35.а показано подключение конденсатора к источнику постоянного напряжения через ключ SA1, рис.1.35.б; положительный полюс источника «откачивает» электроны с верхней обкладки конденсатора, и она приобретает положительный заряд. В то же время отрицательный полюс источника питания «доставляет» электроны на нижнюю обкладку конденсатора. В результате этого нижняя обкладка получает отрицательный заряд, равный по величине положительному заряду верхней обкладки. Таким образом, конденсатор заряжается током I_з. Ток I_з протекает в цепи до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не сравняется с напряжением источника питания. При I_з = 0, конденсатор является полностью заряженным. Заряд конденсатора обозначается буквой Q. За единицу измерения заряда принят Кулон [Кл].

Когда конденсатор заряжен, между его обкладками устанавливаются разность потенциалов и электрическое поле. Если изолировать заряженный конденсатор, рис.1.35.в, он будет хранить заряд, и на его обкладках будет сохраняться разность потенциалов.

При замыкании конденсатора, например, через резистор (рис.1.35.г), он разряжается током I_р. Когда I_р = 0, конденсатор является полностью разряженным.

2. Энергетические параметры конденсатора. Способность конденсатора накапливать электрический заряд называется емкостью. Емкость обычно обозначают буквой C, она измеряется в фарадах [Ф]:

, где

S – площадь взаимного перекрытия обкладок конденсатора;

ε_o = 1 – диэлектрическая постоянная для воздуха;

ε – диэлектрическая проницаемость среды, разделяющей обкладки конденсатора;

r – расстояние между обкладками.

Для изменения емкости конденсатора чаще всего используют изменение S (механическое управление емкостью) или изменение ε (диэлектрическая проницаемость некоторых диэлектриков зависит от приложенного напряжения).

Связь напряжения, емкости и заряда конденсатора осуществляется через формулу:

, где

Q – заряд [Кл];

C – емкость [Ф];

U – напряжение на конденсаторе [В].

Заряженный конденсатор заключает в себе энергию , где W_C – энергия конденсатора, выраженная в джоулях [Дж].

3. Катушка индуктивности. Катушка индуктивности представляет собой несколько витков металлической проволоки, намотанных на каркас. Внутри каркаса может быть расположен сердечник, например, из ферромагнитного материала. Такой сердечник увеличивает индуктивность катушки. В отличие от конденсатора, который противодействует изменению приложенного к нему напряжения, катушка индуктивности препятствует протеканию через неё тока.

Способность катушки индуктивности препятствовать изменению силы тока, протекающего через неё, называется индуктивностью этой катушки. Индуктивность обозначается буквой L и измеряется в генри [Гн].

4. Переходные процессы в RC-цепях. Рассмотрим процессы заряда и разряда конденсатора через резистор R, рис.1.36.

Рис.1.36. Переходные процессы в RC-цепи.

а. заряд конденсатора;

Дата добавления: 2014-01-07