Capacitatea condensatorului

Două conductoare, care sunt izolate unul de celălalt și plasate aproape, formează un condensator.

Conductoarele care formează condensatorul sunt încărcate cu aceeași dimensiune și încărcări diferite.

O aplicație largă în practică găsește condensator plat, constând din două plăci plate plate paralele, separate printr-un strat dielectric. Distanța dintre plăci este mică în comparație cu dimensiunea acestora. Plăcile de condensare se numesc plăci de condensatoare.

Pentru a încărca plăcile cu încărcături egale opuse, le puteți atașa la poli mașină electrică. Apoi, o taxă negativă va trece la o singură plăcuță, în timp ce cealaltă va primi o taxă pozitivă.

Este posibil să conectați una dintre plăci la polul mașinii, iar cealaltă la masă, apoi pe cealaltă placă, prin inducție, va fi o încărcătură de aceeași mărime și semnul opus al primei plăci. Dacă placa A este încărcată pozitiv, placa B este încărcată prin inducție și sarcina negativă a plăcii B este neutralizată de electroni care au curgat pe placă de la sol, ceea ce este practic o sursă inepuizabilă a acestora. Atunci când încărcătura pozitivă B este atrasă de placa A încărcată pozitiv, aceasta va fi localizată de-a lungul suprafeței interioare a plăcii orientate A.

Dacă placa A este încărcată negativ, atunci electronii liberi ai plăcii B resping placa A și se duc la sol, placa B este încărcată pozitiv.

În ambele cazuri, încărcăturile sunt concentrate numai pe suprafețele A și B orientate una spre cealaltă.

Absența încărcărilor pe suprafețele externe face posibilă transferarea completă a încărcăturilor către condensator prin intermediul laturilor exterioare ale plăcilor. Încărcarea condensatorului este determinată de sarcina uneia dintre plăcile sale, deoarece pe de altă parte prin inducție există o încărcare egală în mărime.

Conectăm o placă a condensatorului la tija electrometrului, iar cealaltă placă și corpul electrometrului sunt împământate. Folosind o minge de test, vom transfera condensatorul în serie în porțiuni egale. Menționăm că atunci când încărcarea este mărită cu 2, 3, 4 sau mai multe ori, respectiv, în 2, 3, 4 și mai multe ori crește diferența potențială condensator.

Această valoare, care este măsurată prin raportul dintre sarcina condensatorului și diferența de potențial a plăcilor sale (sau plăcilor), este capacitatea condensatorului.

Denumind-o cu litera C, putem scrie:

C = q / (φ1 - φ2).

Câmpul electric al condensatorului este practic concentrat între plăcile din interior, astfel încât corpurile înconjurătoare nu afectează capacitatea condensatorului.

Vom realiza experimentul. Luați un condensator plat compus din două plăci metalice A și B, fixate pe izolații.

Conectăm placa A la electrometru, iar placa B este legată la pământ. Încărcăm plăcuța A, electrometrul va observa o anumită diferență în potențialul condensatorului. Dacă placa B este apropiată de A, atunci se poate observa că diferența de potențial a plăcilor scade.

Reducerea diferenței de potențial a plăcilor condensatorului cu o încărcare nemodificată pe acesta indică o creștere a capacității sale.

Astfel, capacitatea unui condensator plat va fi cea mai mare, cu atât este mai mică distanța dintre plăci sau cu cât este mai mică grosimea dielectricului cuprins între plăci.

Prin deplasarea plăcii B în raport cu placa A în sus și în jos, vom schimba suprafețele plăcilor care se suprapun reciproc. În timp ce se observă citirile electrometrului, se poate constata că cu cât este mai mare suprafața plăcilor care se suprapun reciproc ale condensatorului, cu atât este mai mare capacitatea acestuia. Cu cât suprafața plăcilor de condensatori este mai mare, cu atât mai mare poate fi concentrarea pe ele pentru o anumită egalitate potențială.

Vom face o experienta mai mult. Pentru a face acest lucru, aranjăm plăcile condensatorului A și B la o anumită distanță unul față de celălalt și placa de încărcare A.

Observați valoarea diferenței de potențial, când aerul acționează ca un dielectric. Acum, plasăm între plăci o foaie de sticlă sau orice alt dielectric, vedem că diferența de potențial va scădea cu ei. Pentru ao ridica la nivelul anterior, este necesar să adăugați o încărcătură plăcii A. Rezultă că înlocuirea stratului de aer între plăcile condensatorului prin orice alt dielectric mărește capacitatea acestuia.

Fie C0 capacitatea condensatorului, când între plăcile sale există un vid sau un aer, iar C este capacitatea acestuia cu ajutorul unui dielectric.

Împărțiți C și C, găsim permitivitatea dielectrică a unui dielectric ԑ:

ԑ = С / Сo.

Astfel, cu atât mai mult dielectric constant de dielectric, mai mult capacitatea electrică condensator.