Ein einsamer Dirigent wird gerufen, in deren Nähe sich keine anderen geladenen Körper, Dielektrika befinden, die die Ladungsverteilung dieses Leiters beeinflussen könnten.

Das Verhältnis der Größe der Ladung zum Potential für einen bestimmten Leiter ist ein konstanter Wert, der als bezeichnet wird elektrische Kapazität (Kapazität) Mit , .

Somit ist die elektrische Kapazität eines einzelnen Leiters numerisch gleich der Ladung, die dem Leiter verliehen werden muss, um sein Potential um eins zu ändern. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die elektrische Kapazität eines einzelnen Leiters von seinen geometrischen Abmessungen, seiner Form und den dielektrischen Eigenschaften der Umgebung abhängt und nicht von der Größe der Ladung des Leiters abhängt.

Stellen Sie sich eine einzelne Kugel mit Radius R vor, die sich in einem homogenen Medium mit Permittivität e befindet. Zuvor wurde erhalten, dass das Potential der Kugel gleich ist . Dann die Kapazität des Balls , d.h. hängt nur von seinem Radius ab.

Die Einheit der Kapazität ist 1 Farad (F). 1F ist die Kapazität eines solchen Einzelleiters, dessen Potential sich um 1 V ändert, wenn eine Ladung von 1 C übertragen wird. Farad ist ein sehr großer Wert, daher werden in der Praxis Untereinheiten verwendet: Millifarad (mF, 1mF = 10 -3 F), Mikrofarad (μF, 1μF = 10 -6 F), Nanofarad (nF, 1nF = 10 -9). F), Picofarad (pF, 1pF = 10 -12 F).

Einzelleiter, sogar sehr große Größen, haben kleine Kapazitäten. Eine einzelne Kugel mit einem Radius, der 1500-mal größer ist als der Radius der Erde, hätte eine Kapazität von 1F. Die elektrische Kapazität der Erde beträgt 0,7 mF.

abgelegen ein Leiter wird als Dielektrikum bezeichnet, in dessen Nähe sich keine anderen geladenen Körper befinden, die die Ladungsverteilung dieses Leiters beeinflussen könnten.

Das Verhältnis der Größe der Ladung zum Potential für einen bestimmten Leiter ist ein konstanter Wert, der als bezeichnet wird elektrische Kapazität (Kapazität) Mit:

Die Kapazität eines einzelnen Leiters ist numerisch gleich der Ladung, die dem Leiter verliehen werden muss, um sein Potential um eins zu ändern. 1 Farad (F) - 1 F wird als Kapazitätseinheit genommen.

Kugelkapazität = 4pεε 0 R.

Geräte, die in der Lage sind, erhebliche Ladungen zu akkumulieren, werden aufgerufen Kondensatoren. Ein Kondensator besteht aus zwei Leitern, die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Das elektrische Feld konzentriert sich zwischen den Platten und wird durch die gebundenen Ladungen des Dielektrikums geschwächt, d.h. senken Sie das Potential, was zu einer stärkeren Ansammlung von Ladungen auf den Kondensatorplatten führt. Die Kapazität eines flachen Kondensators ist numerisch gleich .

Um die Werte der elektrischen Kapazität zu variieren, werden Kondensatoren mit Batterien verbunden. In diesem Fall werden ihre parallelen und seriellen Verbindungen verwendet.

Wenn Kondensatoren parallel geschaltet werden die Potentialdifferenz an den Platten aller Kondensatoren ist gleich und gleich (φ A - φ B). Die Gesamtladung der Kondensatoren ist

Volle Batteriekapazität (Abb.28) entspricht die Summe der Kapazitäten aller Kondensatoren; Kondensatoren werden parallel geschaltet, wenn es erforderlich ist, die Kapazität und damit die akkumulierte Ladung zu erhöhen.

Wenn Kondensatoren in Reihe geschaltet werden die Gesamtladung ist gleich den Ladungen der einzelnen Kondensatoren , und die gesamte Potentialdifferenz ist (Abb. 29)

, , .

Von hier.

Bei Reihenschaltung von Kondensatoren ist der Kehrwert der resultierenden Kapazität gleich der Summe der Kehrwerte der Kapazitäten aller Kondensatoren. Die resultierende Kapazität ist immer kleiner als die kleinste in der Batterie verwendete Kapazität.

Die Energie eines geladenen Einzelleiters,
Kondensator. Elektrostatische Feldenergie

Die Energie eines geladenen Leiters ist numerisch gleich der Arbeit, die äußere Kräfte leisten müssen, um ihn aufzuladen:
W= EIN. Beim Übertragen von Gebühren d q von Unendlich wird am Dirigenten gearbeitet d EIN gegen die Kräfte des elektrostatischen Feldes (um die Coulomb-Abstoßungskräfte zwischen gleichen Ladungen zu überwinden): d EIN= jd q= C jdj.

Stellen Sie sich einen Einzelleiter vor, d.h. h. ein Leiter, der von anderen Leitern, Körpern und Ladungen entfernt ist. Sein Potential ist demnach direkt proportional zur Ladung des Leiters. Erfahrungsgemäß nehmen unterschiedliche Leiter bei gleicher Ladung unterschiedliche Potentiale an. Daher können wir für einen einzelnen Dirigenten schreiben

der Wert

namens elektrische Kapazität(oder einfach Kapazität) einsamer Dirigent. Die Kapazität eines Einzelleiters wird durch die Ladung bestimmt, deren Meldung an den Leiter sein Potential um eins ändert.

Die Kapazität des Leiters hängt von seiner Größe und Form ab, nicht aber von Material, Aggregatzustand, Form und Größe der Hohlräume im Inneren des Leiters. Dies liegt daran, dass überschüssige Ladungen auf der äußeren Oberfläche des Leiters verteilt werden. Die Kapazität hängt auch nicht von der Ladung des Leiters oder von seinem Potential ab. Das Vorstehende widerspricht der Formel nicht, da es nur zeigt, dass die Kapazität eines einzelnen Leiters direkt proportional zu seiner Ladung und umgekehrt proportional zum Potential ist.

Einheit der elektrischen Leistung - Farad(F): 1F-Kapazität eines solchen Einzelleiters, dessen Potential sich auf IB ändert, wenn ihm ein Befehl von 1 C gegeben wird.

Dementsprechend ist das Potential einer einzelnen Kugel mit Radius R, die sich in einem homogenen Medium mit Permittivität ε befindet, gleich

Mit den Formeln erhalten wir die Kapazität des Balls

Daraus folgt, dass eine einzelne Kugel im Vakuum mit einem Radius R=C/(4π) 9-10 6 km, der etwa 1400-mal größer ist als der Radius der Erde, eine Kapazität von 1 F hätte (die elektrische Kapazität der Erde beträgt C 0,7 mF). Folglich ist Farad ein sehr großer Wert, daher werden in der Praxis Untereinheiten verwendet - Millifarad (mF), Mikrofarad (μF), Nanofarad (nF), Picofarad (pF). Aus der Formel folgt auch, dass die Einheit der elektrischen Konstante Farad pro Meter (F/m) ist.

Kondensatoren

Damit ein Leiter eine große Kapazität hat, muss er sehr groß sein. In der Praxis werden jedoch Vorrichtungen benötigt, die bei kleinen Abmessungen und kleinen Potentialen relativ zu den umgebenden Körpern signifikante Ladungen akkumulieren können, mit anderen Worten, eine große Kapazität haben. Diese Geräte werden aufgerufen Kondensatoren.

Ein Kondensator besteht aus zwei Leitern (Platten), die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Die Kapazität des Kondensators sollte nicht durch die umgebenden Körper beeinflusst werden, daher sind die Leiter so geformt, dass das durch die angesammelten Ladungen erzeugte Feld in einem schmalen Spalt zwischen den Kondensatorplatten konzentriert wird. Diese Bedingung ist erfüllt: 1) zwei flache Platten; 2) zwei koaxiale Zylinder; 3) zwei konzentrische Kugeln. Daher werden Kondensatoren je nach Form der Platten in flach, zylindrisch und kugelförmig unterteilt.

Unter Kapazität des Kondensators wird als physikalische Größe gleich dem Verhältnis der im Kondensator angesammelten Ladung Q zur Potentialdifferenz verstanden ( - ) zwischen seinen Hüllen:

24. Anschluss von Kondensatoren.

Bei Parallelschaltung Kondensatoren ist die Batterieladung q=q1+q2, aU ist gleich und gleich der Potentialdifferenz. Die elektrische Kapazität der Batterie (C) ist gleich C=C1+C2, wobei nKondensatoren C=die Summe aller elektrischen Kapazitäten sind.

Bei Reihenschaltung Kondensatoren mit den elektrischen Kapazitäten C1 und C2 ist die Gesamtladung der Batterie gleich der Ladung jedes Kondensators (q=q1=q2). Die Summe U ist gleich der Summe der Spannungen an den einzelnen Kondensatoren: U=U1+U2. Elektrische Kapazität der Batterie aus zwei Reihenkondensatoren: 1\C=1\C1+1\C2 oder C=C1C2/(C1+C2). Beim Anschluss von nKondensatoren C=

25. Die Energie des Ladungssystems. Die Energie eines einzelnen geladenen Leiters.

elektrostatische Wechselwirkungskräfte sind konservativ; Das Ladungssystem hat also potentielle Energie.

W1=Q1*ϕ12; W2=Q2*ϕ21

wobei φ 12 und φ 21 jeweils die Potentiale sind, die durch die Ladung Q 2 am Ort der Ladung Q 1 und die Ladung Q 1 am Ort der Ladung Q 2 erzeugt werden. Entsprechend,
und
also W 1 = W 2 = W und

Indem wir unserem System aus zwei Ladungen in Reihe die Ladungen Q 3 , Q 4 , ... hinzufügen, können wir beweisen, dass im Fall von n festen Ladungen die Wechselwirkungsenergie des Systems von Punktladungen gleich ist

(1)
wobei φ i das Potential ist, das an dem Punkt, an dem sich die Ladung Q i befindet, von allen Ladungen außer der i-ten erzeugt wird.

Die Energie eines einzelnen geladenen Leiters:

Stellen Sie sich einen einzelnen Leiter vor, dessen Ladung, Potential und Kapazität jeweils gleich Q, φ und C sind. Lassen Sie uns die Ladung dieses Leiters um dQ erhöhen. Dazu ist es notwendig, die Ladung dQ von unendlich auf einen einzelnen Leiter zu übertragen, während dafür Arbeit aufgewendet wird, die gleich ist
- elementare Arbeit der Kräfte des elektrischen Feldes eines geladenen Leiters "\u003e
Um einen Körper von Nullpotential auf φ aufzuladen, muss Arbeit verrichtet werden

(2)
Die Energie eines geladenen Leiters ist gleich der Arbeit, die aufgewendet werden muss, um diesen Leiter aufzuladen:
(3)
Formel (3) kann auch erhalten werden und die Bedingungen, dass das Potential des Leiters an allen seinen Punkten gleich ist, da die Oberfläche des Leiters äquipotential ist. Wenn φ das Potential des Leiters ist, finden wir

wobei Q=∑Q i die Ladung des Leiters ist.

26. Die Energie eines geladenen Kondensators. Die Energie des elektrostatischen Feldes.

Der Kondensator besteht aus geladenen Leitern, daher hat er eine Energie, die aus der Formel gleich ist

wobei Q die Ladung des Kondensators ist, C seine Kapazität ist, Δφ die Potentialdifferenz zwischen den Kondensatorplatten ist.

« Physik - Klasse 10 "

Unter welchen Bedingungen kann sich auf Leitern eine große elektrische Ladung ansammeln?

Bei jeder Methode der Elektrifizierung von Körpern - mit Hilfe von Reibung, einer elektrostatischen Maschine, einer galvanischen Zelle usw. - werden zunächst neutrale Körper aufgeladen, da ein Teil der geladenen Teilchen von einem Körper zum anderen übergeht.
Normalerweise sind diese Teilchen Elektronen.

Wenn beispielsweise zwei Leiter von einer elektrostatischen Maschine elektrifiziert werden, erhält einer von ihnen eine Ladung von +q und der andere von -q.
Zwischen den Leitern entsteht ein elektrisches Feld und es entsteht eine Potentialdifferenz (Spannung).
Mit zunehmender Ladung der Leiter nimmt das elektrische Feld zwischen ihnen zu.

In einem starken elektrischen Feld (bei hoher Spannung und entsprechend hoher Intensität) wird ein Dielektrikum (z. B. Luft) leitfähig.
Die sogenannte abbauen Dielektrikum: Zwischen den Leitern springt ein Funke über und sie werden entladen.
Je weniger die Spannung zwischen den Leitern mit zunehmender Ladung ansteigt, desto mehr Ladung kann auf ihnen gespeichert werden.

Elektrische Kapazität.

Wir führen eine physikalische Größe ein, die die Fähigkeit zweier Leiter charakterisiert, eine elektrische Ladung anzusammeln.
Dieser Wert wird aufgerufen elektrische Kapazität.

Die Spannung U zwischen zwei Leitern ist proportional zu den elektrischen Ladungen, die sich auf den Leitern befinden (auf dem einen +|q| und auf dem anderen -|q|).
In der Tat, wenn die Ladungen verdoppelt werden, wird die elektrische Feldstärke 2-mal größer, daher wird die Arbeit, die das Feld beim Bewegen der Ladung verrichtet, auch 2-mal zunehmen, d.h. die Spannung wird 2-mal zunehmen.

Daher hängt das Verhältnis der Ladung q eines der Leiter (auf dem anderen befindet sich eine Ladung mit demselben Modul) zur Potentialdifferenz zwischen diesem Leiter und dem benachbarten nicht von der Ladung ab.

Sie wird durch die geometrischen Abmessungen der Leiter, ihre Form und Anordnung zueinander sowie die elektrischen Eigenschaften der Umgebung bestimmt.

Dies erlaubt uns, das Konzept der elektrischen Kapazität zweier Leiter einzuführen.

Die elektrische Kapazität zweier Leiter ist das Verhältnis der Ladung eines der Leiter zur Potentialdifferenz zwischen ihnen:

Die elektrische Kapazität eines einzelnen Leiters ist gleich dem Verhältnis der Ladung des Leiters zu seinem Potential, wenn alle anderen Leiter im Unendlichen liegen und das Potential des unendlich entfernten Punktes Null ist.

Je niedriger die Spannung U zwischen den Leitern ist, wenn sie Ladungen übertragen +|q| und -|q|, desto größer ist die elektrische Kapazität der Leiter.

Auf Leitern können große Ladungen gespeichert werden, ohne dass es zu einem Durchbruch des Dielektrikums kommt.
Aber die elektrische Kapazität selbst hängt weder von den auf die Leiter übertragenen Ladungen noch von der zwischen ihnen entstehenden Spannung ab.

Einheiten der elektrischen Kapazität.

Mit Formel (14.22) können Sie eine Einheit der elektrischen Kapazität eingeben.

Die elektrische Kapazität zweier Leiter ist numerisch gleich Eins wenn, wenn man ihnen Ladungen gibt+1 C und-1 C es gibt einen möglichen Unterschied zwischen ihnen 1 V.

Diese Einheit heißt Farad(F); 1 F \u003d 1 C / V.

Da die Ladung von 1 C sehr groß ist, ist die Kapazität von 1 F sehr groß.
Daher werden in der Praxis häufig Bruchteile dieser Einheit verwendet: Mikrofarad (μF) - 10 -6 F und Picofarad (pF) - 10 -12 F.

Eine wichtige Eigenschaft von Leitern ist die elektrische Kapazität.
Die elektrische Kapazität der Leiter ist umso größer, je kleiner die Potentialdifferenz zwischen ihnen ist, wenn sie Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen erhalten.

Kondensatoren.

Sie können ein Leitersystem mit sehr großer elektrischer Kapazität in jedem Funkempfänger finden oder in einem Geschäft kaufen. Nennt sich Kondensator. Jetzt erfahren Sie, wie solche Systeme aufgebaut sind und wovon ihre elektrische Belastbarkeit abhängt.

Systeme aus zwei Leitern, genannt Kondensatoren. Ein Kondensator besteht aus zwei Leitern, die durch eine dielektrische Schicht getrennt sind, deren Dicke im Vergleich zu den Abmessungen der Leiter gering ist. Die Dirigenten werden in diesem Fall genannt Verkleidungen Kondensator.

Der einfachste Flachkondensator besteht aus zwei identischen parallelen Platten, die in geringem Abstand zueinander angeordnet sind (Abb. 14.33).
Sind die Ladungen der Platten betragsmäßig gleich und haben entgegengesetztes Vorzeichen, dann beginnen die Feldlinien des elektrischen Feldes auf der positiv geladenen Kondensatorplatte und enden auf der negativ geladenen (Abb. 14.28). Daher fast das gesamte elektrische Feld innerhalb des Kondensators konzentriert und gleichmäßig.

Um einen Kondensator aufzuladen, müssen Sie seine Platten an den Polen einer Spannungsquelle befestigen, beispielsweise an den Polen einer Batterie. Sie können auch die erste Platte mit dem Pol der Batterie verbinden, bei der der andere Pol geerdet ist, und die zweite Platte des Kondensators erden. Dann gibt es auf der geerdeten Platte eine Ladung mit entgegengesetztem Vorzeichen und gleichem Betrag wie die Ladung der nicht geerdeten Platte. Die Ladung mit dem gleichen Modul geht in den Boden.

Unter Kondensatorladung den absoluten Wert der Ladung einer der Platten verstehen.

Die Kondensatorkapazität wird durch Formel (14.22) bestimmt.

Die elektrischen Felder umgebender Körper dringen fast nicht in den Kondensator ein und beeinflussen die Potentialdifferenz zwischen seinen Platten nicht. Daher ist die Kapazität eines Kondensators praktisch unabhängig von der Anwesenheit anderer Körper in seiner Nähe.

Kapazität eines flachen Kondensators.

Die Geometrie eines Flachkondensators wird vollständig durch die Fläche S seiner Platten und den Abstand d zwischen ihnen bestimmt. Die Kapazität eines flachen Kondensators sollte von diesen Werten abhängen.

Je größer die Fläche der Platten ist, desto mehr Ladung kann sich auf ihnen ansammeln: q~S. Andererseits ist die Spannung zwischen den Platten nach Formel (14.21) proportional zum Abstand d zwischen ihnen. Daher die Kapazität

Außerdem hängt die Kapazität eines Kondensators von den Eigenschaften des Dielektrikums zwischen den Platten ab. Da das Dielektrikum das Feld schwächt, steigt die Kapazität in Gegenwart des Dielektrikums.

Testen wir die von uns aus der Argumentation gewonnenen Abhängigkeiten. Man nehme dazu einen Kondensator, bei dem der Plattenabstand verändert werden kann, und ein Elektrometer mit geerdetem Gehäuse (Abb. 14.34). Wir verbinden den Körper und den Stab des Elektrometers mit den Kondensatorplatten mit Leitern und laden den Kondensator auf. Dazu müssen Sie die Platte des mit dem Stab verbundenen Kondensators mit einem elektrifizierten Stab berühren. Das Elektrometer zeigt die Potentialdifferenz zwischen den Platten an.

Wir schieben die Platten auseinander, finden wir Erhöhung der Potentialdifferenz. Nach der Definition der elektrischen Kapazität (siehe Formel (14.22)) gibt dies deren Abnahme an. Gemäß Abhängigkeit (14.23) sollte die elektrische Kapazität zwar mit zunehmendem Abstand zwischen den Platten abnehmen.

Durch Einfügen einer dielektrischen Platte, wie organisches Glas, zwischen die Kondensatorplatten finden wir Verringerung der Potentialdifferenz. Somit, die Kapazität eines flachen Kondensators nimmt in diesem Fall zu. Der Abstand zwischen den Platten d kann sehr klein und die Fläche S groß sein. Daher kann der Kondensator bei kleiner Größe eine große elektrische Kapazität haben.

Zum Vergleich: Ein Flachkondensator mit einer elektrischen Kapazität von 1 F und einem Plattenabstand d = 1 mm müsste ohne Dielektrikum zwischen den Platten eine Plattenfläche S = 100 km 2 haben.

Außerdem hängt die Kapazität eines Kondensators von den Eigenschaften des Dielektrikums zwischen den Platten ab. Da das Dielektrikum das Feld schwächt, steigt die Kapazität in Anwesenheit des Dielektrikums: wobei ε die Permittivität des Dielektrikums ist.

Reihen- und Parallelschaltung von Kondensatoren. In der Praxis werden Kondensatoren oft auf verschiedene Arten angeschlossen. Abbildung 14.40 zeigt serielle Verbindung drei Kondensatoren.

Wenn die Punkte 1 und 2 mit einer Spannungsquelle verbunden sind, wird die Ladung +qy zur linken Platte des Kondensators C1 geleitet, und die Ladung -q wird zur rechten Platte des Kondensators C3 geleitet. Aufgrund der elektrostatischen Induktion hat die rechte Platte des Kondensators C1 eine Ladung von -q, und da die Platten der Kondensatoren C1 und C2 verbunden sind und vor dem Anlegen der Spannung elektrisch neutral waren, gilt dies gemäß dem Gesetz der Ladungserhaltung , erscheint eine Ladung von + q auf der linken Platte des Kondensators C2 usw. Auf allen Platten von Kondensatoren mit einer solchen Verbindung wird im absoluten Wert die gleiche Ladung angezeigt:

q \u003d q 1 \u003d q 2 \u003d q 3.

Die Bestimmung der äquivalenten elektrischen Kapazität bedeutet, die elektrische Kapazität eines solchen Kondensators zu bestimmen, der bei gleicher Potentialdifferenz die gleiche Ladung q akkumulieren wird wie das Kondensatorsystem.

Die Potentialdifferenz φ1 - φ2 ist die Summe der Potentialdifferenzen zwischen den Platten der einzelnen Kondensatoren:

φ 1 - φ 2 \u003d (φ 1 - φ A) + (φ A - φ B) + (φ B - φ 2),
oder U \u003d U 1 + U 2 + U 3.

Mit Formel (14.23) schreiben wir:

Abbildung 14 41 zeigt ein Diagramm parallel geschaltet Kondensatoren. Die Potentialdifferenz zwischen den Platten aller Kondensatoren ist gleich und gleich:

φ 1 - φ 2 \u003d U \u003d U 1 \u003d U 2 \u003d U 3.

Ladungen auf den Platten von Kondensatoren

q 1 = C 1 U, q 2 = C 2 U, q 3 = C 3 U.

Bei einem äquivalenten Kondensator mit einer Kapazität von C eq ist die Ladung auf den Platten bei gleicher Potentialdifferenz

q \u003d q 1 + q 2 + q 3.

Für die elektrische Kapazität schreiben wir gemäß Formel (14.23): C eq U \u003d C 1 U + C 2 U + C 3 U, also C eq \u003d C 1 + C 2 + C 3 und im Allgemeinen Fall

Verschiedene Arten von Kondensatoren.

Kondensatoren haben je nach Zweck unterschiedliche Geräte. Ein herkömmlicher technischer Papierkondensator besteht aus zwei Streifen Aluminiumfolie, die voneinander und vom Metallgehäuse durch paraffingetränkte Papierstreifen isoliert sind. Die Streifen und Bänder werden eng zu einem kleinen Paket gefaltet.

In der Funktechnik sind Kondensatoren mit variabler elektrischer Kapazität weit verbreitet (Abb. 14.35). Ein solcher Kondensator besteht aus zwei Systemen von Metallplatten, die beim Drehen des Griffs ineinander übergehen können. In diesem Fall ändern sich die Bereiche überlappender Teile der Platten und folglich ihre elektrische Kapazität. Das Dielektrikum in diesen Kondensatoren ist Luft.

Eine deutliche Erhöhung der elektrischen Kapazität durch Verkleinerung des Plattenabstandes wird bei den sogenannten Elektrolytkondensatoren erreicht (Abb. 14.36). Das Dielektrikum in ihnen ist ein sehr dünner Oxidfilm, der eine der Platten bedeckt (Folienstreifen). Ein weiteres Futter ist Papier, das mit einer Lösung einer speziellen Substanz (Elektrolyt) imprägniert ist.

Kondensatoren ermöglichen es Ihnen, elektrische Ladung zu speichern. Die Kapazität eines Flachkondensators ist proportional zur Fläche der Platten und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Platten. Außerdem hängt es von den Eigenschaften des Dielektrikums zwischen den Platten ab.

abgelegen wird ein Leiter genannt, der so weit von anderen Körpern entfernt ist, dass der Einfluss der Ladungen und Felder anderer Körper vernachlässigt werden kann. Wenn einem solchen Leiter eine bestimmte Ladung verliehen wird, wird er auf irgendeine Weise auf seiner Oberfläche angeordnet, so dass die Gleichgewichtsbedingungen erfüllt sind. In der Umgebung erzeugt die Ladung des Leiters ein elektrisches Feld. Wenn eine unendlich kleine Ladung (die die Ladung des Leiters nicht beeinflusst) von der Oberfläche des Leiters in eine unendlich kleine Entfernung bewegt wird, leisten die Feldkräfte etwas Arbeit. Das Verhältnis gibt das Potential des Dirigenten an, das er dadurch erworben hat, dass er ihm eine Ladung gegeben hat.

Wird dem Leiter zusätzlich die Ladung eines weiteren Teils der Ladung mitgeteilt, so wird dieser in gleicher Weise wie der erste Teil über die Fläche verteilt. Dementsprechend wird sich an allen Punkten im Raum die elektrische Feldstärke verdoppeln. Auch die Arbeit wird zunehmen und damit das Potential des Dirigenten. Somit ergibt sich das die dem Leiter verliehene Ladung und das von ihm erworbene Potential proportional . Daher können wir das Verhältnis schreiben:

(16.2)

.

Verhältnismäßigkeitsfaktor Mit in Beziehung (16.3) charakterisiert die Fähigkeit des Leiters, eine elektrische Ladung zu akkumulieren und wird als elektrische Kapazität eines Einzelleiters bezeichnet. Diese Explorer-Einstellung in Farad gemessen . Eine elektrische Kapazität von 1 Farad besitzt ein Leiter, der bei einer Ladung von 1 Coulomb ein Potential von 1 Volt annimmt.

Wir berechnen die Kapazität eines einzelnen Kugelleiters, der sich in einem Medium mit einer Dielektrizitätskonstante befindet. Die Feldstärke einer geladenen Kugel außerhalb ihrer Grenzen wird durch einen ähnlichen Ausdruck beschrieben wie der Ausdruck für die Feldstärke einer im Zentrum der Kugel befindlichen Punktladung. Daher hat der Ausdruck für die Arbeit, eine kleine Punktladung von der Oberfläche einer Kugel mit dem Radius , die eine Ladung hat, ins Unendliche zu bewegen, die Form:

So Kapazität einer einsamen Kugel wird durch den Ausdruck definiert:

(16.5)

.

Setzen wir in (16.6) den Radius der Erde ein, erhalten wir die elektrische Kapazität der Erde, die etwa 700 μF beträgt.

Kondensatoren

Einzelleiter haben eine geringe Kapazität. In der Technik werden jedoch Geräte verwendet, die eine elektrische Kapazität von bis zu mehreren Farad haben. Solche Geräte sind Kondensatoren . Das Prinzip der Vorrichtung von Kondensatoren basiert darauf, dass bei Annäherung an einen einzelnen geladenen Leiter eines anderen (auch ungeladenen) Leiters die elektrische Kapazität des Systems erheblich ansteigt. Im Feld eines Einzelleiters entstehen auf dem sich nähernden Körper induzierte Ladungen, und die Ladungen des dem kommunizierten Einzelleiter entgegengesetzten Vorzeichens befinden sich näher an ihm und beeinflussen sein Feld stärker. Das Potential des Leiters modulo nimmt ab und die Ladung bleibt erhalten. Das bedeutet es seine elektrische Kapazität nimmt zu.

Die entfernten Teile des sich nähernden Leiters können mit der Erde verbunden (geerdet) werden, so dass die induzierte Ladung mit dem gleichen Vorzeichen wie die des Einzelleiters über die Erdoberfläche verteilt wird und das Potential des Systems nicht beeinflusst . Offensichtlich kann dadurch, dass die entgegengesetzt geladenen Leiter so nahe wie möglich gebracht werden, eine merkliche Erhöhung der elektrischen Kapazität erreicht werden. Dementsprechend werden Kondensatoren hergestellt Wohnung wenn entgegengesetzt geladene Leiter ( Kondensatorplatten ) in Form von beispielsweise Folienstreifen, getrennt durch eine dünne dielektrische Schicht. In diesem Fall konzentriert sich das elektrische Feld des Systems auf den Raum zwischen den Platten, und externe Körper beeinflussen die Kapazität des Kondensators nicht. Man kann sich die Platten auch in Form von konzentrischen Zylindern oder Kugeln vorstellen.

Kondensatorkapazität, per Definition, ist der Wert des Verhältnisses der Ladung jeder der Platten zur Potentialdifferenz zwischen ihnen:

.

Die Dielektrizitätskonstante des Materials zwischen den Platten des Kondensators.