Электроёмкость
Электроёмкость (С) — это одна из характеристик проводника, показывающая его способность удерживать электрический заряд.
Единицей электроёмкости является фарад (Ф) — это электрическая ёмкость такого проводника, потенциал которого изменяется на 1 В при сообщении ему электрического заряда в 1 Кл.
Электроёмкость удлинённого проводника численно равна заряду (q), который изменяет потенциал проводника (φ) на единицу:
Электроёмкость проводника в форме шара зависит только от его геометрических форм (радиуса R) и относительной диэлектрической проницаемости среды.
Конденсатор
Конденсатор — это электрический прибор, который способен хранить электрическую энергию так же, как аккумуляторная батарея. Он состоит из двух металлических пластин, разделённых непроводящим веществом или диэлектриком. Толщина диэлектрика гораздо меньше размеров пластин. Можно легко сделать конденсатор из двух кусков алюминиевой фольги и листа бумаги между ними. Он не будет очень хорошим, с точки зрения электроёмкости, но будет работать.
Теоретически, диэлектриком может быть любое непроводящее вещество. Тем не менее для практического применения используют специальные материалы, наилучшим образом соответствующие функциям конденсатора:
- слюда;
- керамика;
- целлюлоза;
- фарфор;
- полиэфирная плёнка;
- тефлон;
- воздух.
Диэлектрик влияет на то, для каких целей лучше всего использовать конденсатор. В зависимости от размера и типа диэлектрика, некоторые конденсаторы лучше подходят для высокочастотной радиосвязи, а другие для использования в источниках высокого напряжения.
Как работает конденсатор?
Если конденсатор подключить к батарее, то будут происходить следующие процессы:
На пластине конденсатора, которая подключена к отрицательному полюсу батареи, будут скапливаться электроны. Пластина, подключённая к положительному полюсу батареи, будет терять электроны. Таким образом, конденсатор будет заряжен и между его пластинами образуется электрическое поле, имеющее определённый потенциал.
Электроёмкостью конденсатора называют физическую величину, численно равную заряду, который нужно перенести с одной пластины на другую, чтобы изменить на единицу разность потенциалов между ними.
Для плоского конденсатора:
Здесь:
S — площадь каждого проводника в конденсаторе;
d — расстояние между пластинами конденсатора;
ε0 — относительная диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками конденсатора;
ε — электрическая постоянная.