Напряженность тела в проводнике равна нулю, следовательно равна нулю и работа по перемещению заряда. При таком перемещении заряда потенциал во всех точках проводника одинаков.
Aq = q(j1 - j2) = 0
Поверхность проводника – эквипотенциальная поверхность.
Линии напряженности электростатического поля перпендикулярны поверхности проводника.
Рассмотрим распределение заряда на двух заряженных сферах, соединенных проводящей перемычкой.
Равновесие зарядов установится тогда, когда сила, действующая на заряды в перемычке, будет равна нулю, т.е. будет равна нулю напряженность поля в ней.
При этом разность потенциалов между сферами так же будет равна нулю.
j1 = j2 = =
(уравнение потенциала поля точечного заряда и заряженной сферы)
Q1 + Q2 = q1 + q2
(закон сохранения заряда)
Из уравнения потенциалов и закона сохранения заряда получаем, что
заряд на сфере пропорционален ее радиусу.
q2 = R2
Напряженность поля в непосредственной близости от сфер:
E1 = =
E1 = =
Чем меньше радиус кривизны поверхности, тем больше напряженность поля вблизи нее.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ(уч.10кл.стр.397-398 )
Определение электрической емкости
Формула. Обозначение. Единицы измерения. Кратные единицы измерения
Формула емкости уединенной сферы радиуса R. Ее физический смысл
Конденсатор (см.ниже уч.10кл.стр.400)
Последовательное и параллельное соединение емкостей
Введем физическую величину, характеризующую способность двух проводников накапливать заряд. Эту величину называют электрической емкостью.
Напряжение U между двумя проводниками пропорционально электрическим зарядам, находящимся на проводниках (+q и –q) Если заряды удвоить, то напряженность электрического поля станет в 2 раза больше, следовательно в 2 раза увеличится и работа, совершаемая полем при перемещении заряда, т.е. в 2 раза увеличится напряжение.
Отношение заряда q одного из проводников (на другом находится такой же по модулю заряд) к разности потенциалов между этими проводником и соседним не зависит от заряда. Оно определяется геометрическими размерами проводников, их взаимным расположением, а так же электрическими свойствами окружающей среды(диэлектрической проницаемости) Это позволяет ввести понятие электроемкости двух проводников:
Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этими проводником и соседним:
C =
Сама емкость не зависит ни от сообщенных проводникам зарядов, ни от возникающего напряжения.
Электроемкость двух проводников равна единице, если при сообщении им зарядов по 1 Кл между ними возникает разность потенциалов 1В.
Эту единицу называют Ф (Фарада) Ф = Кл/В
Уединенный проводник – проводник, на электростатическое поле которого не влияют другие заряженные тела
Говорить об электроемкости одного проводника имеет смысл, если проводник является уединенным, т.е. расположен на большом по сравнению с его размерами расстоянии от других проводников. Так говорят, например, о емкости проводящего шара. При этом подразумевается, что роль другого проводника играют удаленные предметы, расположенные вокруг шара.
Электрическая емкость (электроемкость) уединенного проводника – физическая величина, равная отношению заряда проводника к его потенциалу
C =
Обозначение - С
Единица измерения – Ф (Фарада, в честь ученого Фарадея)
1 Ф = 1 Кл/В
Величиной характеризующей электроемкость сферы, является ее радиус.
Потенциал на поверхности сферы j =
Емкость сферы :
C = = 4πe0R
Емкость сферы зависит от ее радиуса и не зависит от заряда на ее поверхности.
Емкость в 1 Ф очень большая (больше радиуса Солнца)
R = ≈ 9*109 м
На практике пользуются кратными единицами электрической емкости:
1 пФ (рF пикофарада) = 10-12 Ф
1 мкФ (mF микрофарада) = 10-6 Ф
При определенном потенциале jmax = Qmax/C заряды начинают покидать проводник. Силы отталкивания выбрасывают заряды с поверхности проводника из-за их слишком большого количества.
Чем больше емкость проводника, тем больший максимальный заряд может на нем находится.
Электроемкость уединенного проводника определяется его геометрическими размерами.
КОНДЕНСАТОР(уч.10кл.стр.399-402)
Электрическая емкость (см.выше уч.10кл.стр.397-399)
Способы увеличения электроемкости проводника.
Опыт по перераспределению заряда в проводниках (уч.10кл.стр.399 на полях)
Определение и модель конденсатора
Электрическая емкость конденсатора
Физическая модель плоского конденсатора.
Напряженность поля в плоском конденсаторе
Формулы напряженности поля и емкости плоского конденсатора
Физический смысл формулы емкости плоского конденсатора
Способы повышения емкости конденсатора
Виды и конструкция конденсаторов
Последовательное и параллельное соединение конденсаторов
КОНДЕНСАТОР ПРИ ПРЕМЕННОМ ТОКЕ (ДОБАВИТЬ ИЗ ДРУГОГО ИСТОЧНИКА)
Электроемкость уединенного проводника определяется его геометрическими размерами.
Существуют способы, позволяющие увеличить максимальный заряд, который может находится на проводнике определенного размера. Т.е. увеличить электроемкость проводника.
Подсоединим положительно заряженную пластину к электроскопу. Заряд распределиться между платинами поровну.
Поднесем к заряженной пластине нейтральную заземленную пластину.
На ближайшей к положительной платине стороне в результате электростатического притяжения начинают скапливаться отрицательные заряды.
В тоже время с противоположной стороны пластины положительные заряды стекают на землю, имеющую значительную электроемкость.
Отрицательные заряды на заземленной пластине притягивают дополнительные положительные заряды к положительной пластине от электроскопа.
Таким образом, введение дополнительного проводника (заземленной пластины) увеличивает способность системы накапливать заряды, т.е. увеличивает ее электроемкость.
Конденсатор – система из двух проводников с равными по величине и противоположными по знаку зарядами.
Большой электроемкостью обладают системы из двух проводников, называемые конденсаторами. Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники в этом случае называют обкладками конденсатора.
В конденсаторе накапливается электрический заряд и соответственно энергия электростатического поля.
Способность конденсатора к накоплению заряда характеризует его электрическая емкость.
Электрическая емкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним.
C =
Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных плоских пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга.
Если заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то силовые линии электрического поля начинаются на положительно заряженной обкладке конденсатора и заканчиваются на отрицательно заряженной.
Почти все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора.
У сферического конденсатора, состоящего из двух концентрических сфер, все поле сосредоточено между ними.
Электрические поля окружающих тел почти не проникают внутрь конденсатора и не влияют на разность потенциалов между его обкладками. Поэтому электрическая емкость конденсатора практически не зависит от наличия вблизи него каких-либо других тел.
Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.
Плоский конденсатор – система из двух плоскопараллельных пластин площадью S, находящихся на расстоянии d друг от друга.
Будем считать, что пространство между пластинами заполнено воздухом с относительной диэлектрической проницаемостью e ≈ 1.
Напряженность однородного поля внутри конденсатора складывается (по принципу суперпозиции) из напряженности полей положительной и отрицательной пластин.
E+ = E - = (формула напряженности поля заряженной плоскости)
E = E+ + E - =
где σ = - поверхностная плотность заряда Кл/м2
Вне пластин поле отсутствует, так как напряженности пластин компенсируют друг друга.
Конденсатор сосредотачивает электростатическое поле в пространстве между пластинами.
Разность потенциалов между пластинами:
U = Ed = d
Емкость плоского конденсатора:
C = =
Электрическая емкость плоского воздушного конденсатора зависит только от его геометрических характеристик: площади пластин и расстояния между ними.
Если между пластин конденсатора пометить диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью e, то емкость конденсатора возрастет в e раз:
C =
В результате введения диэлектрика его связанные заряды притягивают дополнительные заряды на обкладки конденсатора, увеличивая его электроемкость.
Емкость конденсатора можно увеличивать:
- уменьшая расстояние между пластин
- увеличивая площадь пластин
- повышая e диэлектрика между пластин
(Слюдяной конденсатор состоит из двух листов тонкой пленки с слюдяной прокладкой между ними. Все это свернуто в трубочку)
Электроемкость конденсатора зависит от:
- площади пластин
- расстояния между пластинами
- относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика между пластинами
Электроемкость конденсатора не зависит от:
- заряда на пластинах
- разности потенциалов приложенный к пластинам
- внешнего электростатического поля, не проникающего внутрь конденсатора
Условное обозначение конденсатора:
Условно конденсатор можно рассматривать как частотно-зависимый резистор.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
