Билет 22. Электрическая емкость, конденсатор, емкость конденсатора, емкость плоского конденсатора, соединение конденсаторов в батарею, устройство и типы конденсаторов, энергия заряженного конденсатора, точка Кюри, пьезоэлектрический эффект.
Электри́ческая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд.
Для накопления значительных разноименных электрических зарядов применяются конденсаторы
Конденсатор – это система из двух проводников, разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с линейными размерами проводников. Две плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные слоем диэлектрика, образуют плоский конденсатор.
Физическая величина, определяемая отношением заряда q одно из пластин конденсатора к разности потенциалов между обкладками конденсатора, называется электроемкостью конденсатора:
Единица электроемкости СИ – фарад. Емкостью в 1 Ф обладает такой конденсатор, разность потенциалов, между облаками которого равна 1В при сообщении обкладками разноименных зарядов по 1 Кл.
Электроемкость плоского конденсатора:
Металлические электроды конденсаторов изготавливаются в виде тонкой фольги. В качестве изолирующей прокладки используются парафинированная бумага, полистирол, слюда, керамика, воздух.
По типу используемого диэлектрика конденсаторы называются бумажными, слюдяными, керамическими, воздушными.
Есть электролитические конденсаторы, которые необходимо включать в цепь с учетом полярности. Слоем изолятора служит тонкая пленка оксида алюминия на алюминиевой фольге, помещенной в электролит.
Если на обкладках конденсатора электроемкостью С находятся электрические заряды +q и -q, то согласно формуле напряжение между обкладками конденсатора равно
В процессе разрядки конденсатора напряжение между его обкладками убывает прямо пропорционально заряду q от первоначального значения U до 0.
Среднее значение напряжения в процессе разрядки равно
Для работы А, совершаемой электрическим полем при разрядке конденсатора, будем иметь:
Следовательно, потенциальная энергия Wp конденсатора электроемкостью С, заряженного до напряжения U, равна
Энергия конденсатора обусловлена тем, что электрическое поле между его обкладками обладает энергией. Напряженность Е поля пропорциональна напряжению U, поэтому энергия электрического поля пропорциональна квадрату его напряженности.
Кристаллы, обладающие в некотором температурном интервале спонтанной поляризацией, называют сегнетоэлектриками. Для сегнетоэлектриков характерно наличие определенной температуры – точки Кюри, выше которой спонтанная поляризация исчезает и сегнетоэлектрик становится обычным диэлектриком.
Явление возникновения поляризационных зарядов при деформации кристалла называют прямым пьезоэлектрическим эффектом. Обратный пьезоэффект – деформация пьезоэлектрика, помещенного в электрическое поле.
