Электроемкость конденсатора и энергия электрического поля. (лекция 1б) презентация

Лекция 1б. Электроемкость конденсатора и энергия электрического поля Курс физики для студентов БГТУ Заочный факультет для специальностей ХТОМС, ХТНМС Кафедра физики БГТУ доцент Крылов Андрей Борисович

1. Емкость проводников. Электроемкость уединенного проводника. Уединенный проводник - проводник, удаленный от других проводников, тел, заряды которых могут вызвать перераспределение зарядов на нашем проводнике. Тогда, если проводнику сообщается заряд q, то он распределяется единственным образом так, чтобы поле внутри проводника было равно нулю. Если на уединенный проводник добавим еще заряд q, то он распределится аналогичным образом, но только вырастет напряженность Е поля вблизи поверхности и потенциал φ проводника. Опыт показывает, что потенциал проводника пропорционален его заряду: q ~ , а значит q = C, где коэффициент пропорциональности есть электроемкость уединенного проводника С.

Взаимная емкость двух проводников. Конденсаторы Емкость конденсатора зависит от его конструкции. Наиболее распространенные конденсаторы: плоский, цилиндрический и сферический.

Плоский конденсатор Представляет собой две параллельные пластинки, между которыми расположен диэлектрик с диэлектрической проницаемостью  . Расстояние между пластинами равно d, площадь пластин равна S. Рассчитаем емкость плоского конденсатора с поверхностной плотностью заряда σ. Напряженность на обкладке:

Сферический конденсатор У сферического конденсатора обкладками являются две концентрические сферы, радиусами R1 и R2, между которыми расположен диэлектрик с диэлектрической проницаемостью  (на рисунке желто-зеленый). Разность потенциалов определяется из соотношения, выведенного в лекции 21:

Цилиндрический конденсатор У цилиндрического конденсатора обкладками являются два коаксиальных цилиндра радиусами R1 и R2, а длина цилиндров равна l (причем l много больше расстояния между обкладками). Между ними расположен диэлектрик с диэлектрической проницаемостью . Напряженность поля Е внутри цилиндрического конденсатора (между цилиндрами):

2. Конденсаторы и их соединения Чтобы получить желаемую емкость при нужном рабочем напряжении, располагая определенными конденсаторами, конденсаторы соединяют в батареи.

Энергия конденсатора Пусть вначале потенциал проводника  = 0, а затем на проводник помещаем заряд q.

4. Энергия и плотность энергии электрического поля Емкость плоского конденсатора:

Спасибо за внимание! Курс физики для студентов БГТУ Заочный факультет Кафедра физики БГТУ доцент Крылов Андрей Борисович