Если двум изолированным друг от друга проводникам

Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q 1 и q 2 , то между ними возникает некоторая разность потенциалов Δφ , зависящая от величин зарядов и геометрии проводников. Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле часто называют напряжением и обозначают буквой U. Наибольший практический интерес представляет случай, когда заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: q 1 = – q 2 = q. В этом случае можно ввести понятие электрической емкости.

Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними: В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф):

Величина электроемкости зависит от формы и размеров проводников и от свойств диэлектрика, разделяющего проводники. Существуют такие конфигурации проводников, при которых электрическое поле оказывается сосредоточенным (локализованным) лишь в некоторой области пространства. Такие системы называются конденсаторами , а проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками. обкладками.

Простейший конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика. Такой конденсатор называется плоским. Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между пластинами ( смотрите рисунок на сл. слайде ); однако, вблизи краев пластин и в окружающем пространстве также возникает сравнительно слабое электрическое поле, которое называют полем рассеяния. В целом ряде задач можно приближенно пренебрегать полем рассеяния и полагать, что электрическое поле плоского конденсатора целиком сосредоточено между его обкладками (рисунок № 2). Но в других задачах пренебрежение полем рассеяния может привести к грубым ошибкам, так как при этом нарушается потенциальный характер электрического поля

Поле плоского конденсатора. Идеализированное представление поля плоского конденсатора. Такое поле не обладает свойством потенциальности.

В настоящее время широко применяются бумажные конденсаторы для напряжений в несколько сот вольт и ёмкостью в несколько микрофарад. В таких конденсаторах обкладками служат две длинные ленты тонкой металлической фольги, а изолирующей прокладкой между ними – несколько более широкая бумажная лента, пропитанная парафином. Бумажной лентой покрывается одна из обкладок, затем ленты туго свёртываются в рулон и укладываются в специальный корпус. Такой конденсатор, имея размеры спичечного коробка, обладает ёмкостью 10 мк. Ф (металлический шар такой ёмкости имел бы радиус 90 км).

В радиотехнике применяются слюдяные конденсаторы небольшой ёмкости (от десятков до десятков тысяч пикофарад). В них листки станиоля прокладываются слюдой так, что все нечётные листки станиоля, соединённые вместе , образуют одну обкладку конденсатора, тогда как чётные листки образуют другую обкладку. Внешний вид и отдельные части такого конденсатора показаны на рисунке. Эти конденсаторы могут работать при напряжениях от сотен до тысяч вольт.

В последнее время слюдяные конденсаторы в радиотехнике начали заменять керамическими. Диэлектриком в них служит специальная керамика. Обкладки керамических конденсаторов изготавливаются в виде слоя серебра, нанесённого на поверхность керамики и защищённого слоем лака. Керамические конденсаторы изготавливаются на ёмкости от единиц до сотен пикофарад и на напряжения от сотен до тысяч вольт.

Широкое распространение получили так называемые электролитические конденсаторы, диэлектриком в которых служит тончайший окисный слой на поверхности алюминия или тантала, находящийся в контакте со специальным электролитом. Эти конденсаторы имеют большую ёмкость (до нескольких тысяч микрофарад) при небольших размерах.

Часто используются конденсаторы переменной емкости с воздушным или твёрдым диэлектриком. Они состоят из двух систем металлических пластин, изолированных друг от друга. Одна система пластин неподвижна, вторая может вращаться вокруг оси. Вращая подвижную систему, плавно изменяют ёмкость конденсатора.

Согласно принципу суперпозиции, напряженность поля, создаваемого обеими пластинами, равна сумме напряженностей и полей каждой из пластин:

Внутри конденсатора вектора и параллельны; поэтому модуль напряженности суммарного поля равен

Вне пластин вектора и направлены в разные стороны, и поэтому E = 0. Поверхностная плотность σ заряда пластин равна q / S, где q – заряд, а S – площадь каждой пластины. Разность потенциалов Δφ между пластинами в однородном электрическом поле равна Ed, где d – расстояние между пластинами. Из этих соотношений можно получить формулу для электроемкости плоского конденсатора:

Таким образом, электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз:

Примерами конденсаторов с другой конфигурацией обкладок могут служить сферический и цилиндрический конденсаторы. Сферический конденсатор – это система из двух концентрических проводящих сфер радиусов R 1 и R 2. Цилиндрический конденсатор – система из двух соосных проводящих цилиндров радиусов R 1 и R 2 и длины L. Емкости этих конденсаторов, заполненных диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, выражаются формулами:

Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов (рисунок № 3) напряжения на конденсаторах одинаковы: U 1 = U 2 = U, а заряды равны q 1 = С 1 U и q 2 = С 2 U. Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости C , заряженный зарядом q = q 1 + q 2 при напряжении между обкладками равном U. Отсюда следует

Таким образом, при параллельном соединении электроемкости складываются. Параллельное соединение конденсаторов. C = C 1 + C 2. Последовательное соединение конденсаторов.

При последовательном соединении (рисунок 4) одинаковыми оказываются заряды обоих конденсаторов: q 1 = q 2 = q, а напряжения на них равны и Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками U = U 1 + U 2. Следовательно,

При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей. Формулы для параллельного и последовательного соединения остаются справедливыми при любом числе конденсаторов, соединенных в батарею.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ Сокращенное условное обозначение (в соответствии с ГОСТ 11076 69 и ОСТ 11. 074. 008 78 состоит из следующих элементов:

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ПЕРВЫЙ ЭЛЕМЕНТ буква или сочетание букв, определяющих тип конденсатора: К постоянной емкости; КТ подстроечный; КП переменной емкости; КС конденсаторные сборки.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ВТОРОЙ ЭЛЕМЕНТ число, обозначающее используемый вид диэлектрика. Для конденсаторов постоянной емкости 10 керами ческие, на номинальное напряжение ниже 1600 В; 15 керамические. на номинальное напряжение 1600 В и выше; 20 кварцевые; 21 стеклянные; 22 стеклокерамические; 23 стеклоэмалевые; 26 тонкопленочные с неор ганическим диэлектриком;

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ВТОРОЙ ЭЛЕМЕНТ число, обозначающее используемый вид диэлектрика. Для конденсаторов постоянной емкости 31 слюдяные малой мощности; 32 слюдяные большой мощности; 40 бумажные и фольговые на номинальное напряжение ниже 2 к. В; 41 бумажные и фольговые на номинальное напряжение 2 к. В и выше, 42 бумажные металлизированные; 50 оксидные (электролитические) алюминиевые; 51 оксидные (электролитические) танталовые, ниобиевые; 52 оксидные танталовые объемопористые; 53 оксиднополупроводниковые; 58 с двойным электрическим слоем (ионисторы);

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ВТОРОЙ ЭЛЕМЕНТ число, обозначающее используемый вид диэлектрика. Для конденсаторов постоянной емкости 60 воздушные; 61 вакуумные; 70 полистирольные с фольговыми обкладками, 71 полистирольные с металлизированными обкладками; 72 фторопластовые; 73 полиэтилентерефталатные с металлизированными обкладками; 74 полиэтилентерефталатные с фольговыми.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ВТОРОЙ ЭЛЕМЕНТ число, обозначающее используемый вид диэлектрика. Для конденсаторов постоянной емкости Для конденсаторов переменной емкости и подстроенных 1 вакуумные; 2 воздушные; 3 с газообразным диэлектриком; 4 с твердым диэлектриком). Для нелинейных конденсаторов 1 вариконды; 2 термоконденсаторы.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ТРЕТИЙ ЭЛЕМЕНТ порядковый номер разработки конкретного типа, в состав которого может входить и буквенное обозначение П для работы в цепях постоянного и переменного токов; Ч для работы в цепях переменного тока; У для работы в цепях постоянного тока и в импульсных режимах; И для работы в импульсных режимах). : (К 75 10 250 В 0, 1 мк. Ф± 5% В ОЖО. 484. 865 ТУ).

(К 75 -10 -250 В-0, 1 мк. Ф± 5%-В-ОЖО. 484. 865 ТУ). Полное условное обозначение состоит из сокращенного обозначения и значения основных параметров и характеристик, необходимых для заказа и записи в конструкторской документации

КОДИРОВАННОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ. Для маркировки малогабаритных конденсаторов используют кодированное обозначение. В зависимости от того в какой цепи может использоваться конденсатор, к нему предъявляются разные требования. Основные параметры, которые характеризуют конденсаторы, следующие:

КОДИРОВАННОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ. НОМИНАЛЬНАЯ ЕМКОСТЬ Величину емкости указывают на корпусе конденсатора числом и буквой. При этом емкость от 0 до 100 п. Ф обозначают в пикофарадах, помещая букву "П" или "р" после числа, если оно целое, либо на месте запятой, если число дробное). Емкость от 100 п. Ф до 0, 1 мкф обозначают в нанофарадах "Н" или "п", а от 0, 1 мк. Ф и выше в микрофарадах "М" (М или р) см. табл:

КОДИРОВАННОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ. емкость код 0, 1 п. Ф р10 33, 2 п. Ф 33 р2 10 н. Ф 10 п 3, 32 мк. Ф 3μ 32 0, 15 п. Ф р15 59 п. Ф 59 р 15 н. Ф 15 п 5, 9 мк. Ф 5μ 9 0, 332 п. Ф р332 100 п. Ф 100 р 33, 2 н. Ф 33 п 2 10 мк. Ф 10μ 0, 59 п. Ф р59 150 п. Ф 150 р 59 н. Ф 59 п 15 мк. Ф 15μ 1 п. Ф 1 р0 332 п. Ф 332 р 100 н. Ф 100 п 33, 2 мк. Ф 33μ 2 1, 5 п. Ф 1 р5 590 п. Ф 590 р 150 н. Ф 150 п 59 мк. Ф 59μ 3, 32 п. Ф Зр32 1 н. Ф 1 п 0 332 н. Ф 332 п 100 мк. Ф 100μ 5, 9 п. Ф 5 р9 1, 5 н. Ф 1 п 5 590 н. Ф 590 п 150 мк. Ф 150μ 10 п. Ф 10 р 3, 32 н. Ф Зп 32 1 мк. Ф 1 m 0 332 мк. Ф 332μ 15 п. Ф 15 р 5, 9 н. Ф 5 п 9 1, 5 мк. Ф 1μ 5 590 мк. Ф 590μ

Декодер цветовой маркировки отечественных танталовых конденсаторов ( К 53 -30 ) 1 2 3 4 [10 2] Серебрянный [2. 5 В] Серебрянный [10 1] Золотой [1. 5 В] Золотой [0] Черный [1] Черный [4 В] Черный [1] Коричневый [10] Коричневый [6. 3 В] Коричневый [2] Красный [102] Красный [10 В] Красный [3] Оранжевый [103] Оранжевый [16 В] Оранжевый [4] Желтый [104] Желтый [40 В] Желтый [5] Зеленый [105] Зеленый [25 В] Зеленый [6] Голубой [106] Голубой [32 В] Голубой [7] Фиолетовый [107] Фиолетовый [50 В] Фиолетовый [8] Серый [108] Серый [9] Белый [109] Белый [63 В] Белый