Последовательное соединение

Последовательное соединение

Рассмотрим последовательное соединение конденсаторов. Для последовательного соединения можно указать, что падение потенциала на всей цепи равно сумме разностей потенциалов на обкладках всех конденсаторов, составляющих батарею:

При суммировании получим:

.

Рис. 6.2.

Тогда для каждого конденсатора:

тогда

Итак, при последовательном соединении конденсаторов величина, обратная эквивалентной емкости, равна сумме величин, обратных емкостям конденсаторов, составляющих батарею. Поэтому эквивалентная емкость меньше, чем наименьшая емкость, включенная в цепь.

Параллельное соединение

Рис. 6.3.

При таком соединении U=const, а . Тогда:

т. е. при параллельном соединении конденсаторов их емкости складываются.

6.3. Энергия и плотность энергии заряженного конденсатора

Рассмотрим заряженный конденсатор. Обкладки конденсатора взаимодействуют, а внутри конденсатора происходит поляризация диэлектрика. При этом совершается работа, следовательно, можно говорить об энергии электростатического поля. Чтобы вычислить энергию поля найдем работу по зарядке конденсатора.

Рис. 6.4.

(6.5)

т. е. поле внутри конденсатора обладает энергией:

(6.6)

Такой же энергией обладает любое электростатическое поле. Если конденсатор плоский, то , тогда:

– объемная плотность энергии электростатического поля, тогда:

(6.8)

Для анизотропных диэлектриков:

.

Конденсаторы используются для накапливания энергии и выпрямления переменного и постоянного тока в электронных устройствах.

В России запатентовано устройство, которое представляет собой батарею конденсаторов, способное заменить аккумулятор в автомобилях. Выгода очевидна: конденсаторы не замерзают, в них не надо добавлять воду и т. д.

Тесты к лекции №6.

Тест 6.1. Имеется плоский конденсатор. От чего зависит его электроемкость?

£ площади обкладки.

£ величины зазора между обкладками.

£ диэлектрической проницаемости среды между обкладками.

£ толщины обкладок конденсатора.

£ покрытия конденсатора.

Тест 6.2. Формула емкости плоского конденсатора.

£

£

£

£

Тест 6.3. По форме конденсаторы бывают…

£ плоские;

£ сферические

£ кубические

£ цилиндрические

£ ромбические

£ нитевидные

Тест 6.4. Зависимость электроемкости плоского конденсатора от площади перекрытия обкладок определяется формулой:

£C~S

£

£

£

£

Тест 6.5. Физическая величина, численно равная заряду, при сообщении которого потенциал проводника повышается на единицу, называется:

£ диэлектрическая проницаемость;

£ дипольный момент

£ электроемкость.

£ Работа

£ Энергия

£ Плотность заряда

Тесты к главе №2.

Тест 1.Электростатическая индукция — это …

£ явление поляризации электростатическим полем.

£ выстраивание диполей вдоль приложенного поля.

£ разность потенциалов положительной и отрицательной обкладок.

£ возникновение электростатического поля.

Тест 2. Как называют вещество, в котором электрические заряды могут свободно перемещаться по всему его объему?

£ диэлектрик.

£ конденсатор.

£ проводник.

Тест 3. Диполь – это система, состоящая из…

£ Двух равных по модулю и соединенных вместе одноименных зарядов

£ Двух равных по модулю и разнесенных друг от друга разноименных зарядов

£ Двух равных по модулю и разнесенных друг от друга одноименных зарядов

£ Двух не равных по модулю и соединенных вместе разноименных зарядов

Тест.4. Верно ли утверждение, что заряды на обкладках конденсатора должны быть одинаковы по модулю и противоположны по знаку.

£ верно.

£ не верно.

£ верно, если конденсатор находиться в магнитном поле.

£ верно, если конденсатор находиться в электрическом поле.

Тест 5. Укажите выражение, определяющее энергию поля заряженного конденсатора.

£

£

£

£

Тест 6. Зависимость электроемкости плоского конденсатора от расстояния между его обкладками определяется формулой:

£

£

£