Yksinäistä kapellimestaria kutsutaan, jonka lähellä ei ole muita varautuneita kappaleita, eristeitä, jotka voisivat vaikuttaa tämän johtimen varausten jakautumiseen.

Varauksen suuruuden suhde tietyn johtimen potentiaaliin on vakioarvo, ns sähköinen kapasiteetti (kapasiteettia) FROM , .

Yksittäisen johtimen sähköinen kapasitanssi on siis numeerisesti yhtä suuri kuin varaus, joka johtimeen on välitettävä, jotta sen potentiaali muuttuisi yhdellä. Kokemus on osoittanut, että yksittäisen johtimen sähköinen kapasitanssi riippuu sen geometrisista mitoista, muodosta, ympäristön dielektrisistä ominaisuuksista, eikä se riipu johtimen varauksen suuruudesta.

Tarkastellaan yksinäistä palloa, jonka säde on R, joka sijaitsee homogeenisessa väliaineessa, jonka permittiivisyys e. Aikaisemmin saatiin, että pallon potentiaali on yhtä suuri . Sitten pallon kapasiteetti , eli riippuu vain sen säteestä.

Kapasitanssin yksikkö on 1 farad (F). 1F on sellaisen yksinjohtimen kapasitanssi, jonka potentiaali muuttuu 1 V, kun 1C:n varaus välitetään. Farad on erittäin suuri arvo, joten käytännössä käytetään useita yksiköitä: millifarad (mF, 1mF = 10 -3 F), mikrofarad (μF, 1μF = 10 -6 F), nanofarad (nF, 1nF = 10 -9 F) F), pikofaradi (pF, 1pF = 10-12 F).

Yksittäisillä johtimilla, jopa erittäin suurilla kooilla, on pienet kapasitanssit. Yksinäisen pallon, jonka säde on 1500 kertaa suurempi kuin Maan säde, olisi kapasiteetti 1F. Maan sähköinen kapasitanssi on 0,7 mF.

eristäytynyt kutsutaan johtimeksi, jonka lähellä ei ole muita varautuneita kappaleita, eristeitä, jotka voisivat vaikuttaa tämän johtimen varausten jakautumiseen.

Varauksen suuruuden suhde tietyn johtimen potentiaaliin on vakioarvo, ns sähköinen kapasiteetti (kapasiteettia) FROM:

Yksittäisen johtimen kapasitanssi on numeerisesti yhtä suuri kuin varaus, joka on välitettävä johtimeen, jotta sen potentiaali muuttuisi yhdellä. 1 farad (F) - 1 F otetaan kapasitanssin yksikkönä.

Pallon kapasiteetti = 4pεε 0 R.

Laitteita, jotka pystyvät keräämään merkittäviä maksuja, kutsutaan kondensaattorit. Kondensaattori koostuu kahdesta johtimesta, jotka on erotettu eristeellä. Sähkökenttä keskittyy levyjen väliin ja eristeen sidotut varaukset heikentävät sitä, ts. alentaa potentiaalia, mikä johtaa suurempaan varausten kertymiseen kondensaattorilevyille. Litteän kondensaattorin kapasitanssi on numeerisesti yhtä suuri kuin .

Sähkökapasiteetin arvojen muuttamiseksi kytketään kondensaattorit akkuihin. Tässä tapauksessa käytetään niiden rinnakkais- ja sarjaliitäntöjä.

Kun kondensaattorit on kytketty rinnan potentiaaliero kaikkien kondensaattorien levyillä on sama ja yhtä suuri kuin (φ A - φ B). Kondensaattorien kokonaisvaraus on

Täysi akun kapasiteetti (kuva 28) on yhtä suuri kuin kaikkien kondensaattoreiden kapasitanssien summa; kondensaattorit kytketään rinnan, kun on tarpeen lisätä kapasitanssia ja siten kertynyttä varausta.

Kun kondensaattorit on kytketty sarjaan kokonaisvaraus on yhtä suuri kuin yksittäisten kondensaattorien lataukset , ja kokonaispotentiaaliero on (kuva 29)

, , .

Täältä.

Kun kondensaattorit kytketään sarjaan, tuloksena olevan kapasitanssin käänteisluku on yhtä suuri kuin kaikkien kondensaattoreiden kapasitanssien käänteislukujen summa. Tuloksena oleva kapasiteetti on aina pienempi kuin pienin akussa käytetty kapasiteetti.

Varautuneen yksinäisen johtimen energia,
kondensaattori. Sähköstaattisen kentän energia

Varautuneen johtimen energia on numeerisesti yhtä suuri kuin työ, joka ulkoisten voimien on tehtävä sen lataamiseksi:
W= A. Maksua siirrettäessä d qäärettömyydestä työstetään johtimeen d A sähköstaattisen kentän voimia vastaan ​​(Coulombin hylkimisvoimien voittamiseksi samanlaisten varausten välillä): d A= jd q= C jdj.

Tarkastellaan yksinäistä johdinta, ts. e. johdin, joka on poistettu muista johtimista, kappaleista ja varauksista. Sen potentiaali on sen mukaan suoraan verrannollinen johtimen varaukseen. Kokemuksesta seuraa, että eri johtimet, jotka ovat yhtä varattuja, hyväksyvät erilaisia ​​potentiaalia. Siksi yksinäiselle kapellimestarille voimme kirjoittaa

arvo

nimeltään sähköinen kapasiteetti(tai yksinkertaisesti kapasiteetti) yksinäinen kapellimestari. Yksinäisen johtimen kapasitanssi määräytyy varauksella, jonka viesti johtimelle muuttaa sen potentiaalia yhdellä.

Johtimen kapasitanssi riippuu sen koosta ja muodosta, mutta ei riipu materiaalista, aggregaatiotilasta, johtimen sisällä olevien onteloiden muodosta ja koosta. Tämä johtuu siitä, että ylimääräiset varaukset jakautuvat johtimen ulkopinnalle. Kapasitanssi ei myöskään riipu johtimen varauksesta eikä sen potentiaalista. Edellä oleva ei ole ristiriidassa kaavan kanssa, koska se osoittaa vain, että yksinjohtimen kapasitanssi on suoraan verrannollinen sen varaukseen ja kääntäen verrannollinen potentiaaliin.

Sähkökapasiteetin yksikkö - farad(F): Sellaisen yksinjohtimen 1F-kapasiteetti, jonka potentiaali muuttuu IB:ksi, kun sille annetaan 1 C:n luokka.

Vastaavasti yksittäisen pallon, jonka säde on R ja joka sijaitsee homogeenisessa väliaineessa, jonka permittiivisyys on ε, potentiaali on yhtä suuri kuin

Kaavojen avulla saamme pallon kapasiteetin

Tästä seuraa, että tyhjiössä oleva yksinäinen pallo, jonka säde R=C/(4π) 9-10 6 km, joka on noin 1400 kertaa suurempi kuin maan säde, olisi kapasiteetti 1 F (Maan sähköinen kapasitanssi on C 0,7 mF). Näin ollen farad on erittäin suuri arvo, joten käytännössä käytetään useita yksiköitä - millifarad (mF), mikrofarad (μF), nanofarad (nF), picofarad (pF). Kaavasta seuraa myös, että sähkövakion yksikkö on farad per metri (F/m)

Kondensaattorit

Jotta johtimella olisi suuri kapasitanssi, sen on oltava erittäin suuri. Käytännössä tarvitaan kuitenkin laitteita, jotka voivat pienikokoisina ja pienillä potentiaaleilla suhteessa ympäröiviin kappaleisiin kerätä merkittäviä varauksia, toisin sanoen omaa suuren kapasiteetin. Näitä laitteita kutsutaan kondensaattorit.

Kondensaattori koostuu kahdesta johtimesta (levystä), jotka on erotettu eristeellä. Ympäröivät kappaleet eivät saa vaikuttaa kondensaattorin kapasitanssiin, joten johtimet muotoillaan siten, että kerääntyneiden varausten synnyttämä kenttä keskittyy kapeaan väliin kondensaattorilevyjen väliin. Tämä ehto täyttyy: 1) kaksi tasaista levyä; 2) kaksi koaksiaalista sylinteriä; 3) kaksi samankeskistä palloa. Siksi levyjen muodosta riippuen kondensaattorit jaetaan litteisiin, sylinterimäisiin ja pallomaisiin.

Alla kondensaattorin kapasiteetti Termi "fyysinen suure" on yhtä suuri kuin kondensaattoriin kertyneen varauksen Q suhde potentiaalieroon ( - ) sen kansien välissä:

24. Kondensaattorien kytkentä.

Kun kytketty rinnan kondensaattorit, akun varaus on q=q1+q2, aU on sama ja yhtä suuri kuin potentiaaliero. Akun sähköinen kapasiteetti (C) on yhtä suuri kuin C=C1+C2, nkondensaattorit C=kaikkien sähköisten kapasiteettien summa.

Sarjaan kytkettynä Kondensaattorit sähkökapasitanssilla C1 ja C2, akun kokonaisvaraus on yhtä suuri kuin kunkin kondensaattorin varaus (q=q1=q2). Koko U on yhtä suuri kuin yksittäisten kondensaattoreiden jännitteiden summa: U=U1+U2. Kahden sarjakondensaattorin akun sähköinen kapasiteetti: 1\C=1\C1+1\C2 tai C=C1C2/(C1+C2). Kun kytket nkondensaattorit C=

25. Varausjärjestelmän energia. Yksittäisen varautuneen johtimen energia.

sähköstaattiset vuorovaikutusvoimat ovat konservatiivisia; Tämä tarkoittaa, että varausjärjestelmässä on potentiaalienergiaa.

W1 = Q1*ϕ12; W2=Q2*ϕ21

missä φ 12 ja φ 21 ovat vastaavasti potentiaalit, jotka varaus Q2 synnyttää varauksen Q1 paikassa ja varaus Q1 varauksen Q2 paikassa. Mukaan,
ja
joten W 1 = W 2 = W ja

Lisäämällä kahden varauksen järjestelmäämme peräkkäin varaukset Q 3 , Q 4 , ... , voimme todistaa, että n kiinteän varauksen tapauksessa pistevarausjärjestelmän vuorovaikutusenergia on yhtä suuri kuin

(1)
missä φ i on potentiaali, joka syntyy kohdassa, jossa varaus Q i sijaitsee, kaikilla varauksilla paitsi i:nnellä.

Yksittäisen varautuneen johtimen energia:

Tarkastellaan yksinäistä johdinta, jonka varaus, potentiaali ja kapasitanssi ovat vastaavasti Q, φ ja C. Kasvatetaan tämän johtimen varausta dQ:lla. Tätä varten on tarpeen siirtää varaus dQ äärettömyydestä yksinäiseen johtimeen, samalla kun käytät tätä työtä, joka on yhtä suuri kuin
- varautuneen johtimen sähkökentän voimien perustyö "\u003e
Kappaleen lataamiseksi nollapotentiaalista φ:hen on tehtävä työtä

(2)
Varautuneen johtimen energia on yhtä suuri kuin työ, joka on tehtävä tämän johtimen lataamiseksi:
(3)
Kaava (3) voidaan myös saada ja ehdot, että johtimen potentiaali kaikissa kohdissaan on sama, koska johtimen pinta on ekvipotentiaali. Jos φ on johtimen potentiaali, löydämme

missä Q=∑Q i on johtimen varaus.

26. Ladatun kondensaattorin energia. Sähköstaattisen kentän energia.

Kondensaattori koostuu varautuneista johtimista, joten sillä on energia, joka kaavasta on yhtä suuri

missä Q on kondensaattorin varaus, C on sen kapasitanssi, Δφ on kondensaattorilevyjen välinen potentiaaliero.

« Fysiikka - luokka 10 "

Missä olosuhteissa suuri sähkövaraus voi kertyä johtimiin?

Millä tahansa kappaleiden sähköistämismenetelmällä - kitkan, sähköstaattisen koneen, galvaanisen kennon jne. avulla - alun perin neutraalit kappaleet varautuvat johtuen siitä, että osa varautuneista hiukkasista siirtyy kappaleesta toiseen.
Yleensä nämä hiukkaset ovat elektroneja.

Kun esimerkiksi sähköstaattisesta koneesta sähköistetään kaksi johdinta, toinen niistä saa +q:n varauksen ja toinen -q.
Johtimien väliin syntyy sähkökenttä ja syntyy potentiaaliero (jännite).
Kun johtimien varaus kasvaa, niiden välinen sähkökenttä kasvaa.

Vahvassa sähkökentässä (korkealla jännitteellä ja vastaavasti suurella intensiteetillä) eriste (esimerkiksi ilma) tulee johtavaksi.
Niin kutsuttu hajota dielektrinen: kipinä hyppää johtimien väliin ja ne purkautuvat.
Mitä vähemmän johtimien välinen jännite kasvaa niiden varausten kasvaessa, sitä enemmän varauksia niihin voi kertyä.

Sähköinen kapasiteetti.

Esittelemme fyysisen suuren, joka kuvaa kahden johtimen kykyä kerätä sähkövarausta.
Tätä arvoa kutsutaan sähköinen kapasiteetti.

Kahden johtimen välinen jännite U on verrannollinen johtimissa oleviin sähkövarauksiin (toisella +|q| ja toisella -|q|).
Todellakin, jos varaukset kaksinkertaistuvat, sähkökentän voimakkuus kasvaa 2 kertaa, joten myös kentän tekemä työ varausta siirrettäessä kasvaa 2 kertaa, eli jännite kasvaa 2 kertaa.

Siksi yhden johtimen varauksen q suhde (toisella on saman moduulin varaus) tämän johtimen ja viereisen johtimen väliseen potentiaalieroon ei riipu varauksesta.

Sen määräävät johtimien geometriset mitat, niiden muoto ja keskinäinen järjestely sekä ympäristön sähköiset ominaisuudet.

Tämä antaa meille mahdollisuuden ottaa käyttöön kahden johtimen sähköinen kapasitanssi.

Kahden johtimen sähköinen kapasiteetti on yhden johtimen varauksen suhde niiden väliseen potentiaalieroon:

Yksittäisen johtimen sähköinen kapasitanssi on yhtä suuri kuin johtimen varauksen suhde sen potentiaaliin, jos kaikki muut johtimet ovat äärettömässä ja äärettömän kaukana olevan pisteen potentiaali on nolla.

Mitä pienempi on jännite U johtimien välillä, kun ne välittävät varauksia +|q| ja -|q|, mitä suurempi on johtimien sähköinen kapasiteetti.

Suuret varaukset voidaan varastoida johtimiin aiheuttamatta eristeen hajoamista.
Mutta itse sähköinen kapasiteetti ei riipu johtimiin välitetyistä varauksista eikä niiden välillä syntyvästä jännitteestä.

Sähkökapasiteetin yksiköt.

Kaavan (14.22) avulla voit syöttää sähkökapasiteetin yksikön.

Kahden johtimen sähköinen kapasitanssi on numeerisesti yhtä suuri kuin yksikkö, jos niille annetaan varauksia+1 C ja-1 C niiden välillä on potentiaaliero 1 V.

Tätä yksikköä kutsutaan farad(F); 1 F \u003d 1 C / V.

Koska 1 C:n varaus on erittäin suuri, 1 F:n kapasitanssi on erittäin suuri.
Siksi käytännössä käytetään usein tämän yksikön fraktioita: mikrofarad (μF) - 10 -6 F ja pikofarad (pF) - 10 -12 F.

Tärkeä johtimien ominaisuus on sähkökapasiteetti.
Mitä suurempi johtimien sähköinen kapasiteetti on, sitä pienempi on niiden välinen potentiaaliero, kun niille annetaan vastakkaiset varaukset.

Kondensaattorit.

Voit löytää erittäin suuren sähkökapasiteetin johdinjärjestelmän mistä tahansa radiovastaanottimesta tai ostaa sen kaupasta. Sitä kutsutaan kondensaattoriksi. Nyt opit kuinka tällaiset järjestelmät on järjestetty ja mistä niiden sähkökapasiteetti riippuu.

Kahden johtimen järjestelmät, ns kondensaattorit. Kondensaattori koostuu kahdesta johtimesta, jotka on erotettu toisistaan ​​eristekerroksella, joiden paksuus on pieni johtimien mittoihin verrattuna. Tässä tapauksessa johtimia kutsutaan pinnat kondensaattori.

Yksinkertaisin litteä kondensaattori koostuu kahdesta identtisestä yhdensuuntaisesta levystä, jotka sijaitsevat pienellä etäisyydellä toisistaan ​​(kuva 14.33).
Jos levyjen varaukset ovat absoluuttisesti identtisiä ja etumerkillisesti vastakkaisia, sähkökenttävoimalinjat alkavat positiivisesti varautuneesta kondensaattorilevystä ja päättyvät negatiivisesti varautuneeseen (kuva 14.28). Siksi lähes koko sähkökenttä keskittynyt kondensaattorin sisään ja tasaisesti.

Kondensaattorin lataamiseksi sinun on kiinnitettävä sen levyt jännitelähteen napoihin, esimerkiksi akun napoihin. Voit myös kytkeä ensimmäisen levyn akun napaan, jossa toinen napa on maadoitettu, ja maadoittaa kondensaattorin toisen levyn. Silloin maadoitetulla levyllä on etumerkillisesti vastakkainen varaus ja itseisarvoltaan sama kuin maadoittamattoman levyn varaus. Saman moduulin varaus menee maahan.

Alla kondensaattorin lataus ymmärtää yhden levyn varauksen itseisarvon.

Kondensaattorin kapasitanssi määritetään kaavalla (14.22).

Ympäröivien kappaleiden sähkökentät eivät melkein tunkeudu kondensaattorin sisään eivätkä vaikuta sen levyjen väliseen potentiaalieroon. Siksi kondensaattorin kapasitanssi on käytännössä riippumaton muiden sen lähellä olevien kappaleiden läsnäolosta.

Litteän kondensaattorin kapasitanssi.

Tasaisen kondensaattorin geometrian määrää täysin sen levyjen pinta-ala S ja niiden välinen etäisyys d. Litteän kondensaattorin kapasitanssin tulisi riippua näistä arvoista.

Mitä suurempi levyjen pinta-ala, sitä enemmän niihin voi kertyä varausta: q~S. Toisaalta kaavan (14.21) mukainen levyjen välinen jännitys on verrannollinen niiden väliseen etäisyyteen d. Siksi kapasiteetti

Lisäksi kondensaattorin kapasitanssi riippuu levyjen välisen eristeen ominaisuuksista. Koska dielektrisyys heikentää kenttää, kapasitanssi dielektrin läsnä ollessa kasvaa.

Testataan päättelystä saamiamme riippuvuuksia. Tätä varten ota kondensaattori, jossa levyjen välistä etäisyyttä voidaan muuttaa, ja elektrometri, jossa on maadoitettu kotelo (kuva 14.34). Yhdistämme elektrometrin rungon ja tangon kondensaattorilevyihin johtimilla ja lataamme kondensaattorin. Tätä varten sinun on kosketettava tankoon kytketyn kondensaattorin levyä sähköistetyllä sauvalla. Elektrometri näyttää levyjen välisen potentiaalieron.

Työntämällä levyjä erilleen löydämme potentiaalieron kasvu. Sähkökapasiteetin määritelmän mukaan (katso kaava (14.22)) tämä osoittaa sen pienenemistä. Riippuvuuden (14.23) mukaisesti sähkökapasiteetin pitäisi todellakin pienentyä levyjen välisen etäisyyden kasvaessa.

Asetamme kondensaattorilevyjen väliin dielektrisen levyn, kuten orgaanisen lasin potentiaalieron pienentäminen. Näin ollen litteän kondensaattorin kapasitanssi kasvaa tässä tapauksessa. Levyjen d välinen etäisyys voi olla hyvin pieni ja alue S voi olla suuri. Siksi pienellä koolla kondensaattorilla voi olla suuri sähköinen kapasiteetti.

Vertailun vuoksi: jos litteän kondensaattorin, jonka sähköinen kapasiteetti on 1 F ja levyjen välinen etäisyys d = 1 mm, levyjen välistä eristettä puuttuisi, sen levypinta-alan tulisi olla S = 100 km 2.

Lisäksi kondensaattorin kapasitanssi riippuu levyjen välisen eristeen ominaisuuksista. Koska eriste heikentää kenttää, kapasitanssi eristeen läsnä ollessa kasvaa: missä ε on dielektrin permittiivisyys.

Kondensaattorien sarja- ja rinnakkaiskytkentä. Käytännössä kondensaattorit kytketään usein eri tavoin. Kuva 14.40 näyttää sarjaliitäntä kolme kondensaattoria.

Jos pisteet 1 ja 2 on kytketty jännitelähteeseen, niin varaus +qy siirtyy kondensaattorin C1 vasemmalle levylle ja varaus -q siirtyy kondensaattorin C3 oikealle levylle. Sähköstaattisen induktion vuoksi kondensaattorin C1 oikeanpuoleisen levyn varaus on -q, ja koska kondensaattorien C1 ja C2 levyt on kytketty ja olivat sähköisesti neutraaleja ennen jännitteen kytkemistä, niin varauksen säilymislain mukaan , varaus + q ilmestyy kondensaattorin C2 vasemmalle levylle jne. Kaikilla kondensaattoreiden levyillä, joissa on tällainen liitäntä, on sama varaus absoluuttisesti:

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

Vastaavan sähkökapasiteetin määrittäminen tarkoittaa sellaisen kondensaattorin sähkökapasiteetin määrittämistä, joka samalla potentiaalierolla kerää saman varauksen q kuin kondensaattorijärjestelmä.

Potentiaaliero φ1 - φ2 on kunkin kondensaattorin levyjen välisten potentiaalierojen summa:

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

Kirjoitamme kaavan (14.23) avulla:

Kuva 14 41 esittää kaavion kytketty rinnan kondensaattorit. Kaikkien kondensaattorien levyjen välinen potentiaaliero on sama ja yhtä suuri:

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

Varaukset kondensaattorien levyillä

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

Vastaavalla kondensaattorilla, jonka kapasiteetti on C eq, levyjen varaus samalla potentiaalierolla

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

Sähkökapasiteetille kaavan (14.23) mukaan kirjoitamme: C eq U \u003d C 1 U + C 2 U + C 3 U, joten C eq \u003d C 1 + C 2 + C 3, ja yleisesti tapaus

Erilaisia ​​kondensaattoreita.

Kondensaattoreissa on erilaisia ​​laitteita käyttötarkoituksensa mukaan. Perinteinen tekninen paperikondensaattori koostuu kahdesta alumiinifolionauhasta, jotka on eristetty toisistaan ​​ja metallikotelosta parafiinikyllästetyillä paperinauhoilla. Nauhat ja nauhat on taitettu tiukasti pieneksi pakkaukseksi.

Radiotekniikassa käytetään laajasti muuttuvan sähkökapasiteetin kondensaattoreita (kuva 14.35). Tällainen kondensaattori koostuu kahdesta metallilevyjärjestelmästä, jotka kahvaa pyöritettäessä voivat mennä toisiinsa. Tässä tapauksessa levyjen päällekkäisten osien pinta-alat ja siten niiden sähköinen kapasitanssi muuttuvat. Näiden kondensaattorien eriste on ilmaa.

Merkittävä sähkökapasiteetin lisäys levyjen välisen etäisyyden pienenemisen vuoksi saavutetaan ns. elektrolyyttikondensaattoreissa (kuva 14.36). Niissä oleva eriste on erittäin ohut oksidikalvo, joka peittää yhden levyistä (folionauha). Toinen vuori on erikoisaineen (elektrolyytin) liuoksella kyllästetty paperi.

Kondensaattorit mahdollistavat sähkövarauksen tallentamisen. Tasaisen kondensaattorin kapasitanssi on verrannollinen levyjen pinta-alaan ja kääntäen verrannollinen levyjen väliseen etäisyyteen. Lisäksi se riippuu levyjen välisen eristeen ominaisuuksista.

eristäytynyt kutsutaan johtimeksi, joka sijaitsee niin kaukana muista kappaleista, että muiden kappaleiden varausten ja kenttien vaikutus voidaan jättää huomiotta. Kun sellaiseen johtimeen kohdistetaan tietty varaus, se sijoittuu jollain tavalla sen pinnalle niin, että tasapainoehdot täyttyvät. Ympäröivässä tilassa johtimen varaus luo sähkökentän. Jos äärettömän pieni (johtimen varaukseen vaikuttamaton) varaus siirretään johtimen pinnalta äärettömän pienelle etäisyydelle, niin kenttävoimat tekevät jonkin verran työtä. Suhde antaa johtimen potentiaalin, jonka hän hankki latauksen antamisen seurauksena.

Jos johtimelle tiedotetaan lisäksi vielä yhden lisäosan varauksesta, se jakautuu pinnalle samalla tavalla kuin ensimmäinen osa. Näin ollen kaikissa avaruuden pisteissä sähkökentän voimakkuus kaksinkertaistuu. Myös työ lisääntyy ja siten kapellimestari potentiaali. Siten käy ilmi, että johtimeen kohdistuva varaus ja sen hankkima potentiaali suhteellinen . Siksi voimme kirjoittaa suhteen:

(16.2)

.

Suhteellisuustekijä FROM suhteessa (16.3) luonnehtii johtimen kykyä kerätä sähkövarausta ja sitä kutsutaan yksinäisen johtimen sähköiseksi kapasiteetiksi. Tämä tutkijavaihtoehto faradeissa mitattuna . 1 faradin sähköinen kapasitanssi on johtimessa, joka saa 1 voltin potentiaalin, kun siihen kohdistetaan 1 coulombin varaus..

Laskemme yksittäisen pallomaisen johtimen kapasitanssin, joka sijaitsee väliaineessa, jolla on dielektrisyysvakio. Varautuneen pallon kentänvoimakkuutta sen rajojen ulkopuolella kuvataan lausekkeella, joka on samanlainen kuin pallon keskellä sijaitsevan pistevarauksen kentänvoimakkuuden lauseke. Siksi lauseke työlle siirtää pieni pistevaraus sädepallon pinnasta, jolla on varaus , äärettömään, on muotoa:

Siksi yksinäisen pallon kapasitanssi määritellään lausekkeella:

(16.5)

.

Korvaamalla kohdan (16.6) Maan säteen saamme Maan sähkökapasiteetin, joka on noin 700 μF.

Kondensaattorit

Yksittäisillä johtimilla on vähän kapasitanssia. Tekniikassa käytetään kuitenkin laitteita, joiden sähkökapasiteetti on jopa useita faradeja. Tällaisia ​​laitteita ovat kondensaattorit . Kondensaattorien laitteen periaate perustuu siihen, että lähestyttäessä toisen (jopa varaamattoman) johtimen yksittäistä varattua johtimia järjestelmän sähköinen kapasiteetti kasvaa merkittävästi. Yksinäisen johtimen kentässä indusoituneet varaukset nousevat lähestyvään kappaleeseen ja kommunikoitua yksinjohdetta vastapäätä olevan merkin varaukset sijaitsevat lähempänä sitä ja vaikuttavat sen kenttään voimakkaammin. Johtimen modulopotentiaali pienenee ja varaus säilyy. Se tarkoittaa sitä sen sähkökapasiteetti kasvaa.

Lähestyvän johtimen syrjäiset osat voidaan kytkeä maahan (maadoitettu), jolloin indusoitunut samanmerkkinen varaus kuin yksinjohtimelle on jakautunut maan pinnalle eikä vaikuta järjestelmän potentiaaliin. . On selvää, että tuomalla vastakkaisesti varautuneet johtimet mahdollisimman lähelle, voidaan saavuttaa huomattava sähkökapasiteetin lisäys. Vastaavasti valmistetaan kondensaattoreita tasainen kun vastakkaisesti varautuneet johtimet ( kondensaattorilevyt ) esimerkiksi kalvonauhojen muodossa, joita erottaa ohut dielektrinen kerros. Tällöin järjestelmän sähkökenttä keskittyy levyjen väliseen tilaan, eivätkä ulkoiset kappaleet vaikuta kondensaattorin kapasitanssiin. Voit myös kuvitella levyt samankeskisten sylinterien tai pallojen muodossa.

Kondensaattorin kapasitanssi määritelmän mukaan on kunkin levyn varauksen ja niiden välisen potentiaalieron suhteen arvo:

.

Materiaalin dielektrisyysvakio kondensaattorin levyjen välissä.