Название: Курс физики - Трофимова Т.И.

Жанр: Физика

Рейтинг:

Просмотров: 15509


                                      (94.2)

где e — диэлектрическая проницаемость. Тогда из формулы (94.1), заменяя Q = sS с учетом (94.2) получим выражение для емкости плоского конденсатора:

                                                          (94.3)

Для определения емкости цилиндрического конденсатора, состоящего из двух полых коаксиальных цилиндров с радиусами r1 и r2 (r2 > r1) , вставленных один в другой, опять пренебрегая краевыми эффектами, считаем поле радиально-симметричным и сосредоточенным между цилиндрическими обкладками. Разность потенциалов между обкладками вычислим по формуле (86.3) для поля равномерно заряженного бесконечного цилиндра с линейной плотностью r=Q/l (l — длина обкладок). При наличии диэлектрика между обкладками разность потенциалов

                 (94.4)

Подставив (94.4) в (94.1), получим выражение для емкости цилиндрического конденсатора:

                                   (94.5)

 

Для определения емкости сферического конденсатора, состоящего из двух концентрических обкладок, разделенных сферическим слоем диэлектрика, используем формулу (86.2) для разности потенциалов между двумя точками, лежащими на расстояниях r1 и r2 (r2 > r1)  от центра заряженной сферической поверхности.При наличии диэлектрика между обкладками разность потенциалов

Подпись: Подставив (94.6) в 
(94.1), получим
               (94.6) (94.7)

Если  d = r2 – r1 ≪ r1 то r2 » r1 » r  и C = 4pe0er2/d. Так как 4pr2 —площадь сферической обкладки, то получаем формулу (94.3). Таким образом, при малой величине зазора по сравнению с радиусом сферы выражения для емкости сферического и плоского конденсаторов совпадают. Этот вывод справедлив и для цилиндрического конденсатора: при малом зазоре между цилиндрами по сравнению с их радиусами в формуле (94.5) ln (r2/r1) можно разложить в ряд, ограничиваясь только членом первого порядка. В результате опять приходим к формуле (94.3).

Из формул (94.3), (94.5) и (94.7) вытекает, что емкость конденсаторов любой формы прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости диэлектрика, заполняющего пространство между обкладками. Поэтому применение в качестве прослойки сегнетоэлектриков значительно увеличивает емкость конденсаторов.

Конденсаторы характеризуются пробивным напряжением — разностью потенциалов между обкладками конденсатора, при которой происходит пробой — электрический разряд через слой диэлектрика в конденсаторе. Пробивное напряжение зависит от формы обкладок, свойств диэлектрика и его толщины.

Для увеличения емкости и варьирования ее возможных значений конденсаторы соединяют в батареи, при этом используется их параллельное и последовательное соединения.

1. Параллельное соединение конденсаторов (рис. 144).

                                      Рис. 144

 

У параллельно соединенных конденсаторов разность потенциалов на обкладках конденсаторов одинакова и равна jA - jB . Если емкости отдельных конденсаторов С1, С2, ..., Сn, то, согласно (94.1), их заряды равны

 

 а заряд батареи конденсаторов

 

 Полная емкость батареи

 

т. е. при параллельном соединении конденсаторов она равна сумме емкостей отдельных конденсаторов.

2. Последовательное соединение конденсаторов (рис. 145).

 

                                     


Оцените книгу: 1 2 3 4 5