Проводники в электростатическом поле. Электроемкость проводника

Условия для электростатического поля на границе раздела изотропных диэлектрических сред

1. Составляющая вектора напряженности, параллельная границе раздела диэлектриков (тангенциальная составляющая), не изменяется при переходе через границу раздела диэлектриков:

и .

2. Разность нормальных составляющих вектора электрического смещения на границе раздела диэлектриков равна поверхностной плотности свободных электрических зарядов на границе раздела:

s_своб. и s_своб..

s_связ..

Если s _своб = 0, то

и .

К проводникам относятся вещества, в которых имеются свободные электрические заряды. Для проводников, находящихся в электростатическом поле, выполняются следующие условия:

а) всюду внутри проводника напряжённость поля , а у его поверхности , т.е. вектор напряженности перпендикулярен поверхности проводника;

б) весь объём проводника эквипотенциален;

в) поверхность проводника является эквипотенциальной поверхностью;

г) некомпенсированные (сторонние) заряды располагаются в проводнике только на его внешней поверхности.

Напряжённость и электрическое смещение электростатического поля вблизи поверхности проводника связаны с поверхностной плотностью s зарядов на проводнике:

D_n= s_стор., s_стор.,

где e - относительная диэлектрическая проницаемость окружающей среды.

При сообщении проводнику электрического заряда изменяется и его потенциал. Заряд проводника в однородной и изотропной диэлектрической среде пропорционален его потенциалу:

q = Cj.

Электрической ёмкостью (электроёмкостью, ёмкостью) называется скалярная физическая величина, численно равная заряду, который нужно сообщить проводнику, чтобы его потенциал стал равен единице:

C = q /j.

Электрическая ёмкость уединённогопроводящего шара (или сферы) радиусом R рассчитывается по формуле

С = 4pee₀R,

где e - диэлектрическая проницаемость окружающей среды.

1.10. Взаимная ёмкость. Конденсаторы

Взаимная ёмкость двух проводников численно равна заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой для изменения разности потенциалов между ними на единицу:

C = q /(j₁-j₂).

Ёмкость плоского конденсатора

,

где S - площадь обкладок; d - расстояние между обкладками; e - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика между обкладками.

Ёмкость сферического конденсатора

,

где R₁ и R₂ - внутренний и внешний радиусы конденсатора.

Ёмкость цилиндрического конденсатора

.

Ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов

.

Ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов

.

Дата добавления: 2014-01-07