9. Конденсатор
Единица емкости фарада (Ф) - емкость такого конденсатора, увеличение заряда которого на 1 кулон (к) вызывает повышение разности потенциалов между обкладками конденсатора на 1 в: ![]() где C - емкость, Ф; Q - количество электричества, k; U - напряжение, в. На практике обычно пользуются значительно более мелкими единицами емкости: 10-9Ф = 1 нанофарада = 1 нф 10-12Ф = 1 пикофарада = 1 пф 1 мкф = 106 пф; 1 нф = 103 пф Напряженность поля Е между двумя пластинами (обкладками) конденсатора вычисляется по формуле ![]() где U - напряжение между обкладками, в а - расстояние между пластинами, м Так как на обеих пластинах конденсатора накапливаются заряды противоположной полярности, то эти пластины взаимно притягиваются с силой F. Она рассчитывается в ньютонах (н) следующим образом: ![]() Накопленная в конденсаторе энергия, определяемая в джоулях (дж), равна: ![]() где С - емкость, Ф; U - напряжение, в. Во время заряда или разряда конденсатора величина протекающего тока изменяется. Мгновенное значение тока выражается формулой ![]() где ![]() ![]() Эта формула имеет важное практическое значение; она показывает, что напряжение на конденсаторе при его заряде не сразу достигает своего максимального значения. Точно так же при разряде конденсатора напряжение убывает до нуля не сразу, а постепенно. ![]() Конденсатору всегда присущи потери, которые можно представить себе в виде омического сопротивления, соединенного последовательно или параллельно с конденсатором. Если сопротивление R1 включено последовательно с конденсатором (без потерь) то при заряде его от источника, э. д. с. которого равна Е, а внутреннее сопротивление равно нулю (см рис), зарядный ток iзар и напряжение на обкладках конденсатора uс будут меняться по закону ![]() где Е - э. д. с., в t - время прошедшее с момента начала заряда, сек. Величина CR1 имеет размерность времени, так как ![]() ![]() ![]() Постоянная времени ![]() ![]() где С - емкость, мкф; R1 - сопротивление, Мом. При разрядке ![]() По прошествии интервала времени ![]() Известно много схем, свойства которых обусловлены величиной постоянной времени. Дифференцирующая цепь ![]() где f - частота, гц. Интегрирующая цепь ![]() При расчете конденсаторов приходится учитывать абсолютную диэлектрическую проницаемость среды ![]() ![]() где ![]() ![]() Диэлектрическая проницаемость воздуха равна единице ( ![]() Значения диэлектрической проницаемости некоторых материалов приведены в табл. |