Вы находитесь здесь: Главная > Конденсаторы > Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройство

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройство

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройство

Понятие об электронном поле

Понятно, что в пространстве, окружающем электронные заряды, действуют силы электронного поля. Бессчетные опыты над заряженными телами стопроцентно подтверждают это. Место, окружающее хоть какое заряженное тело, является электронным полем, в каком действуют электронные силы.

Направление сил поля именуют силовыми линиями электронного поля. Потому условно считают, что электронное поле есть совокупа силовых линий.

Силовые полосы поля владеют определенными качествами:

силовые полосы выходят всегда из положительно заряженного тела, а входят в тело, заряженное отрицательно-

они выходят во все стороны перпендикулярно поверхности заряженного тела и перпендикулярно входят в него —

силовые полосы 2-ух одноименно заряженных тел вроде бы отталкиваются одна от другой, а разноименно заряженных — притягиваются.

Силовые полосы электронного поля всегда разомкнуты, потому что они обрываются на поверхности заряженных, тел. Электрически заряженные тела ведут взаимодействие вместе: разноименно заряженные притягиваются, а одноименно заряженные отталкиваются.

Сила притяжения либо отталкивания находится в зависимости от величины зарядов тел и от расстояния меж ними.

Если в пространстве меж телами будет не воздух, а какой-либо другой диэлектрик, т. е. непроводник электричества, то сила взаимодействия меж телами уменьшится.

Величина, характеризующая характеристики диэлектрика и показывающая, во сколько раз сила взаимодействия меж зарядами возрастет, если данный диэлектрик поменять воздухом, именуется относительной диэлектрической проницаемостью данного диэлектрика.

Диэлектрическая проницаемость равна: для воздуха и газов — 1- для эбонита — 2 — 4- для слюды 5 — 8- для масла 2 — 5- для бумаги 2 — 2,5- для парафина — 2 — 2,6.

Рис. 1 Электростатическое поле 2-ух заряженных тел: а — тала заряжены одноименно, б — тела заряжены разноименно

Электростатическая индукция

Если проводящему телу А шарообразной формы, изолированному от окружающих предметов, сказать отрицательный электронный заряд, т. е. сделать в нем излишек электронов, то этот заряд умеренно распределится по коже. Так происходит поэтому, что электроны, отталкиваясь один от другого, стремятся выйти на кожа.

Поместим незаряженное тело Б, также изолированное от окружающих предметов, в поле тела А. Тогда на коже Б появятся электронные заряды, при этом на стороне, обращенной к телу А, появляется заряд, обратный заряду тела А (положительный), а на другой стороне — заряд, одноименный с зарядом тела А (отрицательный). Электронные заряды, распределяясь таким макаром, остаются на коже Б до того времени, пока оно находится в поле тела А. Если тело Б вынести из поля либо удалить тело А, то электронный заряд на коже Б нейтрализуется. Таковой метод электризации на расстоянии именуется электростатической индукцией либо электризацией средством воздействия.

Рис. 2 Явление электростатической индукции

Разумеется, что такое наэлектризованное состояние тела является принужденным и поддерживается только действием сил электронного поля, сделанного телом А.

Если сделать то же самое, когда тело А будет заряжено положительно, то свободные электроны с руки человека устремятся к телу Б, нейтрализуют его положительный заряд, и тело Б окажется заряженным негативно.

Чем выше будет степень электризации тела А, т. е. чем выше его потенциал, тем до большего потенциала можно наэлектризовать средством электростатической индукции тело Б.

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоТаким макаром, мы сделали вывод, что явление электростатической индукции дает возможность при определенных критериях копить электричество на поверхности проводящих тел.

Каждое тело можно зарядить до известного предела, т. е. до определенного потенциала — увеличение потенциала сверх предельного тянет за собой разряд тела в окружающую атмосферу. Для различных тел нужно различное количество электричества, чтоб довести их до 1-го и такого же потенциала. По другому говоря, разные тела вмещают различное количество электричества, т. е. владеют разной электронной емкостью (либо просто емкостью).

Электронной емкостью именуется способность тела вмещать внутри себя определенное количество электричества, повышая при всем этом собственный потенциал до определенной величины. Чем больше кожа, тем больший электронный заряд может вместить в себя это тело.

Если тело имеет форму шара, то емкость его находится в прямой зависимости от радиуса шара. Емкость определяют фарадами.

Фарада — емкость такового тела, которое, получив заряд электричества в один кулон, увеличивает собственный потенциал на один вольт. 1 фарада = 1 000 000 микрофарад.

Электронная емкость, т. е. свойство проводящих тел копить внутри себя электронный заряд, обширно употребляется в электротехнике. На этом свойстве основано устройство электронных конденсаторов.

Емкость конденсатора

Конденсатор состоит из 2-ух железных пластинок (обкладок), изолированных одна от другой прослойкой воздуха либо любым другим диэлектриком (слюдой, бумагой и т. д.).

Если одной из пластинок сказать положительный заряд, а другой — отрицательный, т. е. обратно зарядить их, то заряды пластинок, взаимно притягиваясь, будут удерживаться на пластинках. Это позволяет сосредоточить на пластинках еще большее количество электричества, чем если бы заряжать их в удалении одна от другой.

Как следует, конденсатор может служить устройством, запасающим на собственных обкладках существенное количество электричества. По другому говоря, конденсатор — это накопитель электронной энергии.

Емкость конденсатора равна:

С = еS / 4&#960-l

где С — емкость — е — диэлектрическая проницаемость диэлектрика — S — площадь одной пластинки в см2, &#960- — неизменное число, равное 3,14- l — расстояние меж пластинами в см.

Из этой формулы видно, что с повышением площади пластинок емкость конденсатора возрастает, а с повышением расстояния меж ними миниатюризируется.

Поясним эту зависимость. Чем больше площадь пластинок, тем большее количество электричества они способны вместить, а как следует, и емкость конденсатора будет большей.

При уменьшении расстояния меж пластинами растет обоюдное воздействие (индукция) меж их зарядами, что позволяет сосредоточить на пластинках большее количество электричества, а как следует, прирастить емкость конденсатора.

Таким макаром, если мы желаем получить конденсатор большой емкости, мы должны брать пластинки большой площади и изолировать их меж собой узким слоем диэлектрика.

Формула указывает также, что с повышением диэлектрической проницаемости диэлектрика емкость конденсатора возрастает.

Как следует, конденсаторы, равные по своим геометрическим размерам, но содержащие внутри себя разные диэлектрики, имеют различную емкость.

Если, к примеру, взять конденсатор с воздушным диэлектриком, диэлектрическая проницаемость которого равна единице, и поместить меж его пластинами слюду с диэлектрической проницаемостью 5, то емкость конденсатора вырастет в 5 раз.

Вот почему для получения огромных емкостей в качестве диэлектриков употребляют такие материалы, как слюда, бумага, пропитанная парафином, и др., диэлектрическая проницаемость которых существенно больше, чем у воздуха.

В согласовании с этим различают последующие типы конденсаторов: воздушные, с жестким диэлектриком и с водянистым диэлектриком.

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоЗаряд и разряд конденсатора. Ток смещения

Включим конденсатор неизменной емкости в цепь. При установке тумблера на контакт а конденсатор будет включен в цепь батареи. Стрелка миллиамперметра в момент включения конденсатора в цепь отклонится и потом станет на нуль.

Конденсатор в цепи неизменного тока

Как следует, по цепи прошел электронный ток в определенном направлении. Если сейчас тумблер поставить на контакт б (т. е. замкнуть обкладки), то стрелка миллиамперметра отклонится в другую сторону и снова станет на нуль. Как следует, по цепи также прошел ток, но уже другого направления. Разберем это явление.

Когда конденсатор был подключен к батарее, он заряжался, т. е. его обкладки получали одна положительный, а другая отрицательный заряды. Заряд длился до того времени, пока разность потенциалов меж обкладками конденсатора не сравнялась с напряжением батареи. Миллиамперметр, включенный поочередно в цепь, показал ток заряда конденсатора, который закончился, как зарядился конденсатор.

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоКогда же конденсатор отключили от батареи, он остался заряженным, и разность потенциалов меж его обкладками была равна напряжению батареи.

Но, как замкнули конденсатор, он начал разряжаться, и по цепи пошел ток разряда, но уже в направлении, оборотном току заряда. Это длилось до того времени, пока не пропала разность потенциалов меж обкладками, т. е. пока конденсатор не разрядился.

Как следует, если конденсатор включить в цепь неизменного тока, то в цепи пойдет ток исключительно в момент заряда конденсатора, а в предстоящем тока в цепи не будет, потому что цепь будет разорвана диэлектриком конденсатора.

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоПотому молвят, что «конденсатор не пропускает неизменного тока».

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоКоличество электричества (Q), которое можно сосредоточить на пластинках конденсатора, его емкость (С) и величина подводимого к конденсатору напряжения (U) связаны последующей зависимостью: Q = CU.

Эта формула указывает, что чем больше емкость конденсатора, тем большее количество электричества можно сосредоточить на нем, не повышая очень напряжения на его обкладках.

Увеличение напряжения при постоянной емкости также приводит к повышению запасаемого конденсатором количества электричества. Но если к обкладкам конденсатора подвести огромное напряжение, то конденсатор может быть «пробит», т. е. под действием этого напряжения диэлектрик в каком-то месте разрушится и пропустит через себя ток. Конденсатор при всем этом закончит свое действие. Чтоб избежать порчи конденсаторов, на их указывают величину допустимого рабочего напряжения.

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоЯвление поляризации диэлектрика

Разберем сейчас, что происходит в диэлектрике при заряде и разряде конденсатора и почему от диэлектрической проницаемости диэлектрика зависит величина емкости?

Ответ на этот вопрос дает нам электрическая теория строения вещества.

В диэлектрике, как во всяком изоляторе, нет свободных электронов. В атомах диэлектрика электроны крепко связаны с ядром, потому напряжение, приложенное к пластинам конденсатора, не вызывает в его диэлектрике направленного движения электронов, т. е. электронного тока, как это бывает в проводниках.

Но под действием сил электронного поля, сделанного заряженными пластинами, электроны, крутящиеся вокруг ядра атома, смещаются в сторону положительно заряженной пластинки конденсатора. Атом при всем этом вроде бы растягивается по направлению силовых линий поля. Такое состояние атомов диэлектрика именуют поляризованным, а само явление — поляризацией диэлектрика.

При разряде конденсатора поляризованное состояние диэлектрика нарушается, т. е. теряется вызванное поляризацией смещение электронов относительно ядра, и атомы приходят в свое обыденное неполяризованное состояние. Установлено, что присутствие диэлектрика ослабляет поле меж пластинами конденсатора.

Разные диэлектрики под действием 1-го и такого же электронного поля поляризуются в различной степени. Чем легче поляризуется диэлектрик, тем он больше ослабляет поле. Поляризация воздуха, к примеру, приводит к наименьшему ослаблению поля, чем поляризация хоть какого другого диэлектрика.

Но ослабление поля меж пластинами конденсатора позволяет сосредоточить на их большее количество электричества Q при одном и том же напряжении U, что в свою очередь, приводит к повышению емкости конденсатора, так как С= Q / U.

Итак, мы сделали вывод — чем больше диэлектрическая проницаемость диэлектрика, тем большей емкостью обладает конденсатор, содержащий в собственном составе этот диэлектрик.

Смещение электронов в атомах диэлектрика, происходящее, как мы уже гласили, под действием сил электронного поля, образует в диэлектрике, в 1-ый момент деяния поля, электронный ток, именуемый током смещения. Так он назван поэтому, что в отличие от тока проводимости в железных проводниках, ток смещения появляется только смещением электронов, движущихся в границах собственных атомов.

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоНаличие этого тока смещения приводит к тому, что конденсатор, присоединенный к источнику переменного тока, становится его проводником.

Электричество для чайников, Базы электротехники

Просмотров: 49441

Статьи близкие по теме:

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоДиэлектрики, поляризация и пробивная напряженность диэлектриков

Параллельное и последовательное соединение конденсаторов

Конденсатор в цепи переменного тока

Про разность потенциалов, электродвижущую силу и напряжение

Электрическое поле электростатическая индукция емкость и конденсаторы школа для электрика устройствоСвойства электронного поля

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: