Электрычная ёмістасць кандэнсатара

Два праваднікі, якія ізаляваны адзін ад аднаго і змешчаныя паблізу, ўтвараюць кандэнсатар.

Праваднікі, якія ўтвараюць кандэнсатар, зараджаюць аднолькавымі па велічыні і рознаіменнымі зарадамі.

Шырокае прымяненне ў практыцы знаходзіць плоскі кандэнсатар, які складаецца з двух плоскіх паралельных металічных пласцін, падзеленых пластом дыэлектрыка. Дыстанцыя паміж пласцінамі малая ў параўнанні з іх памерам. Пласціны кандэнсатара называюць абкладкамі кандэнсатара.

Каб зарадзіць пласціны роўнымі супрацьлеглымі зарадамі, можна далучыць іх да канцавоссяў электрычнай машыны. Тады на адну пласціну пяройдзе адмоўны зарад, на іншую ж - станоўчы зарад.

Можна злучыць адну з пласцін з полюсам машыны, а іншую зазямліць; тады на іншы пласціне па індукцыі паўстане зарад, аднолькавы па велічыні і рознаіменнымі па знаку зараду першай пласціны. Калі пласціну А зарадзіць станоўча, то пласціна У па індукцыі зараджаецца адмоўна; станоўчы ж зарад пласціны У нейтралізуецца электронамі, притекшими на пласціну з зямлі, якая з'яўляецца практычна невычэрпным іх крыніцай. Прыцягнуў да станоўча зараджанай пласціне А, адмоўны зарад У будзе размяшчацца па ўнутранай паверхні пласціны, звернутай да А.

У выпадку, калі пласціна А зараджана адмоўна, то свабодныя электроны пласціны У адштурхваюцца ад пласціны А і сыходзяць у зямлю, пласціна У пры гэтым зараджаецца станоўча.

У абодвух выпадках зарады сканцэнтраваны толькі на звернутых адзін да аднаго паверхнях А і В.

Адсутнасць зарадаў на вонкавых паверхнях дае магчымасць цалкам перадаваць зарады кандэнсатару дапамогай вонкавых бакоў пласцін. Зарад кандэнсатара вызначаецца зарадам адной з яго пласцін, бо на іншай па індукцыі ўзнікае роўны па велічыні зарад.

Злучым адну пласціну кандэнсатара са стрыжняў электраметр, а іншую пласціну і корпус электраметр заземлены. З дапамогай пробнага шарыка будзем перадаваць кандэнсатару зарад паслядоўна роўнымі порцыямі. Мы заўважым, што пры павелічэнні зарада ў 2, 3, 4 і больш разоў адпаведна ў 2, 3, 4 і больш разоў узрастае рознасць патэнцыялаў кандэнсатара.

Гэтая велічыня, якая вымяраецца стаўленнем зарада кандэнсатара да рознасці патэнцыялаў яго пласцін (або абкладак) і ёсць ёмістасць кандэнсатара.

Пазначаючы яе літарай С, можна напісаць:

C = q / (φ1 - φ2).

Электрычнае поле кандэнсатара практычна засяроджана паміж пласцінамі ўнутры яго, таму навакольныя яго цела не ўплываюць на ёмістасць кандэнсатара.

Правядзем вопыт. Возьмем плоскі кандэнсатар, які складаецца з двух металічных пласцін А і В, умацаваных на ізалятарах.

Злучым з электраметр пласціну А, пласціну ж У заземлены. Зарад пласціну А, электраметр адзначыць пры гэтым нейкую рознасць патэнцыялаў кандэнсатара. Калі набліжаць пласціну В да А, то можна заўважыць, што рознасць патэнцыялаў пласцін памяншаецца.

Памяншэнне рознасці патэнцыялаў пласцін кандэнсатара пры нязменным зарадзе на ім паказвае на павелічэнне яго ёмістасці.

Такім чынам, ёмістасць плоскага кандэнсатара будзе тым больш, чым менш дыстанцыя паміж пласцінамі альбо ж чым менш таўшчыня дыэлектрыка, заключанага паміж пласцінамі.

Зрушваючы пласціну У адносна пласціны А ўверх і ўніз, мы будзем мяняць плошчы пласцін, узаемна перакрываюць адзін аднаго. Назіраючы пры гэтым за паказаннямі электраметр, можна ўсталяваць, што чым больш пляц ўзаемна перакрываюцца пласцін кандэнсатара, тым больш яго ёмістасць. Чым больш пляц пласцін кандэнсатара, тым большы зарад можна засяродзіць на іх пры дадзенай роўнасьці патэнцыялаў.

Праробім яшчэ адзін вопыт. Для гэтага размесцім пласціны кандэнсатара А і В на якім-небудзь адлегласці адна ад іншай, і пласціну А зарад.

Заўважым велічыню рознасці патэнцыялаў, калі ў ролі дыэлектрыка выступае паветра. Цяпер размесцім паміж пласцінамі шкляны ліст або любы іншы дыэлектрык; мы ўбачым, што рознасць патэнцыялаў імі паменшыцца. Каб падняць яе да ранейшага ўзроўню, неабходна дадаць на пласціну А зарад. З гэтага вынікае, што замена пласта паветра паміж пласцінамі кандэнсатара любым іншым дыэлектрыкам павялічвае яго ёмістасць.

Хай С₀ - ёмістасць кандэнсатара, калі паміж яго пласцінамі пустата або паветра, а С - яго ёмістасць з выкарыстаннем дыэлектрыка.

Падзяліўшы С і С₀, знойдзем дыэлектрычную пранікальнасць дыэлектрыка ԑ:

ԑ = З / С₀.

Такім чынам, чым больш дыэлектрычная пранікальнасць дыэлектрыка, тым больш электрычная ёмістасць кандэнсатара.