რასაც ჰქვია მარტოხელა გამტარის ელექტრული ტევადობა. მარტოხელა გამტარის ელექტრული ტევადობა

მარტოხელა დირიჟორს ეძახიან, რომლის მახლობლად არ არის სხვა დამუხტული სხეულები, დიელექტრიკები, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს ამ გამტარის მუხტების განაწილებაზე.

მუხტის სიდიდის შეფარდება კონკრეტული გამტარის პოტენციალს არის მუდმივი მნიშვნელობა, ე.წ. ელექტრო სიმძლავრე (ტევადობა) თან , .

ამრიგად, მარტოხელა გამტარის ელექტრული ტევადობა რიცხობრივად უდრის მუხტს, რომელიც უნდა გადაეცეს გამტარს, რათა შეცვალოს მისი პოტენციალი ერთით. გამოცდილებამ აჩვენა, რომ მარტოხელა გამტარის ელექტრული ტევადობა დამოკიდებულია მის გეომეტრიულ ზომებზე, ფორმაზე, გარემოს დიელექტრიკულ თვისებებზე და არ არის დამოკიდებული გამტარის მუხტის სიდიდეზე.

განვიხილოთ R რადიუსის ცალმხრივი ბურთი, რომელიც მდებარეობს ერთგვაროვან გარემოში ნებართვით e. ადრე მიღებული იყო, რომ ბურთის პოტენციალი ტოლია . შემდეგ ბურთის მოცულობა , ე.ი. დამოკიდებულია მხოლოდ მის რადიუსზე.

ტევადობის ერთეული არის 1 ფარადი (F). 1F არის ასეთი მარტოხელა გამტარის ტევადობა, რომლის პოტენციალი შეიცვლება 1 ვ-ით, როდესაც მუხტი 1C-ს მიეწოდება. ფარადი ძალიან დიდი მნიშვნელობაა, ამიტომ პრაქტიკაში გამოიყენება ქვემრავალჯერადი ერთეული: მილიფარადი (mF, 1mF = 10 -3 F), მიკროფარადი (μF, 1μF = 10 -6 F), ნანოფარადი (nF, 1nF = 10 -9). F), პიკოფარადი (pF, 1pF = 10 -12 F).

მარტოხელა დირიჟორებს, თუნდაც ძალიან დიდ ზომებს, აქვთ მცირე ტევადობა. მარტოხელა ბურთი, რომლის რადიუსი 1500-ჯერ მეტია დედამიწის რადიუსზე, ექნება 1F ტევადობა. დედამიწის ელექტრული ტევადობა არის 0,7 mF.

განმარტოებულიჰქვია გამტარი, რომლის მახლობლად არ არის სხვა დამუხტული სხეულები, დიელექტრიკები, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს ამ გამტარის მუხტების განაწილებაზე.

მუხტის სიდიდის შეფარდება კონკრეტული გამტარის პოტენციალს არის მუდმივი მნიშვნელობა, ე.წ. ელექტრო სიმძლავრე (ტევადობა) თან:

მარტოხელა გამტარის ტევადობა რიცხობრივად უდრის მუხტს, რომელიც უნდა გადაეცეს გამტარს, რათა შეცვალოს მისი პოტენციალი ერთით. 1 ფარადი (F) - 1 F აღებულია ტევადობის ერთეულად.

ბურთის მოცულობა = 4pεε 0 .

მოწყობილობები, რომლებსაც აქვთ მნიშვნელოვანი მუხტების დაგროვების უნარი ე.წ კონდენსატორები.კონდენსატორი შედგება ორი გამტარისგან, რომლებიც გამოყოფილია დიელექტრიკით. ელექტრული ველი კონცენტრირებულია ფირფიტებს შორის და დიელექტრიკის შეკრული მუხტები ასუსტებს მას, ე.ი. შეამცირეთ პოტენციალი, რაც იწვევს მუხტების უფრო დიდ დაგროვებას კონდენსატორის ფირფიტებზე. ბრტყელი კონდენსატორის ტევადობა რიცხობრივად ტოლია .

ელექტრული სიმძლავრის მნიშვნელობების შესაცვლელად, კონდენსატორები დაკავშირებულია ბატარეებთან. ამ შემთხვევაში გამოიყენება მათი პარალელური და სერიული კავშირები.

კონდენსატორების პარალელურად შეერთებისასპოტენციური განსხვავება ყველა კონდენსატორის ფირფიტებზე არის იგივე და ტოლი (φ A - φ B). კონდენსატორების მთლიანი მუხტი არის

ბატარეის სრული მოცულობა (ნახ.28) უდრის ყველა კონდენსატორის ტევადობის ჯამი; კონდენსატორები დაკავშირებულია პარალელურად, როდესაც საჭიროა ტევადობის გაზრდა და, შესაბამისად, დაგროვილი მუხტის გაზრდა.

როდესაც კონდენსატორები სერიულად არის დაკავშირებულიმთლიანი მუხტი უდრის ცალკეული კონდენსატორების მუხტებს და პოტენციური სხვაობა არის (ნახ. 29)

, , .

აქედან.

როდესაც კონდენსატორები სერიულად არის დაკავშირებული, მიღებული სიმძლავრის ორმხრივი ტოლია ყველა კონდენსატორის ტევადობის ორმხრივი ჯამის. შედეგად მიღებული სიმძლავრე ყოველთვის ნაკლებია, ვიდრე ბატარეაში გამოყენებული ყველაზე მცირე სიმძლავრე.

დამუხტული მარტოხელა გამტარის ენერგია,
კონდენსატორი. ელექტროსტატიკური ველის ენერგია

დამუხტული გამტარის ენერგია რიცხობრივად უდრის სამუშაოს, რომელიც გარე ძალებმა უნდა გააკეთონ მის დასატენად:
= . გადასახადის გადაცემისას დ უსასრულობიდან მუშაობა კეთდება გამტარზე დ ელექტროსტატიკური ველის ძალების წინააღმდეგ (კულონის მოგერიების ძალების დასაძლევად მსგავს მუხტებს შორის): d = jd = C jdj.

განვიხილოთ მარტოხელა დირიჟორი, ე.ი. ე) გამტარი, რომელიც ამოღებულია სხვა გამტარებიდან, სხეულებიდან და მუხტებიდან. მისი პოტენციალი, შესაბამისად, პირდაპირპროპორციულია დირიჟორის მუხტისა. გამოცდილებიდან გამომდინარეობს, რომ სხვადასხვა გამტარი, თანაბრად დამუხტული, იღებს სხვადასხვა პოტენციალს. ამიტომ, მარტოხელა დირიჟორისთვის შეგვიძლია დავწეროთ

ღირებულება

დაურეკა ელექტრო სიმძლავრე(ან უბრალოდ ტევადობა)მარტოხელა დირიჟორი. მარტოხელა გამტარის ტევადობა განისაზღვრება მუხტით, რომლის შეტყობინება გამტარს ცვლის მის პოტენციალს ერთით.

გამტარის ტევადობა დამოკიდებულია მის ზომაზე და ფორმაზე, მაგრამ არ არის დამოკიდებული გამტარის შიგნით არსებული ღრუების მასალაზე, აგრეგაციის მდგომარეობაზე, ფორმასა და ზომაზე. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ჭარბი მუხტები ნაწილდება გამტარის გარე ზედაპირზე. ტევადობა ასევე არ არის დამოკიდებული გამტარის მუხტზე და არც მის პოტენციალზე. ზემოაღნიშნული არ ეწინააღმდეგება ფორმულას, რადგან ის მხოლოდ აჩვენებს, რომ მარტოხელა გამტარის ტევადობა პირდაპირპროპორციულია მის მუხტთან და უკუპროპორციულია პოტენციალისა.

ელექტრული სიმძლავრის ერთეული - ფარადი(F): 1F- სიმძლავრე ასეთი მარტოხელა გამტარის, რომლის პოტენციალი იცვლება IB-მდე, როდესაც მას მიენიჭება ბრძანება 1 C.

შესაბამისად, R რადიუსის მარტოხელა ბურთის პოტენციალი, რომელიც მდებარეობს ε ნებართვით ერთგვაროვან გარემოში, უდრის

ფორმულების გამოყენებით ვიღებთ ბურთის ტევადობას

აქედან გამომდინარეობს, რომ მარტოხელა ბურთულას ვაკუუმში და R=C/(4π) რადიუსით 9-10 6 კმ, რაც დაახლოებით 1400-ჯერ მეტია დედამიწის რადიუსზე, ექნება 1 F ტევადობა (დედამიწის ელექტრული ტევადობა არის C 0.7 mF). შესაბამისად, ფარადი არის ძალიან დიდი მნიშვნელობა, ამიტომ პრაქტიკაში გამოიყენება ქვემრავალჯერადი ერთეული - მილიფარადი (mF), მიკროფარადი (μF), ნანოფარადი (nF), პიკოფარადი (pF). ასევე ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ ელექტრული მუდმივის ერთეული არის ფარადი მეტრზე (F/m)

კონდენსატორები

იმისათვის, რომ გამტარს ჰქონდეს დიდი ტევადობა, ის ძალიან დიდი უნდა იყოს. თუმცა, პრაქტიკაში საჭიროა მოწყობილობები, რომლებსაც მცირე ზომებით და მცირე პოტენციალით მიმდებარე სხეულებთან შედარებით, შეუძლიათ მნიშვნელოვანი მუხტების დაგროვება, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დიდი ტევადობა. ამ მოწყობილობებს ე.წ კონდენსატორები.



კონდენსატორი შედგება ორი გამტარისაგან (ფირფიტები), რომლებიც გამოყოფილია დიელექტრიკით. კონდენსატორის ტევადობაზე არ უნდა იმოქმედოს მიმდებარე სხეულებმა, ამიტომ გამტარები ისე ყალიბდება, რომ დაგროვილი მუხტების მიერ შექმნილი ველი კონცენტრირებული იყოს კონდენსატორის ფირფიტებს შორის ვიწრო უფსკრულით. ეს პირობა დაკმაყოფილებულია: 1) ორი ბრტყელი ფირფიტა; 2) ორი კოაქსიალური ცილინდრი; 3) ორი კონცენტრული სფერო. ამიტომ, ფირფიტების ფორმის მიხედვით, კონდენსატორები იყოფა ბრტყელ, ცილინდრულ და სფერულებად.

ქვეშ კონდენსატორის სიმძლავრეგაგებულია, როგორც ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის კონდენსატორში დაგროვილი Q მუხტის თანაფარდობას პოტენციურ განსხვავებასთან ( - ) მის საფარებს შორის:

24. კონდენსატორების შეერთება.

პარალელურად დაკავშირებისასკონდენსატორები, ბატარეის დამუხტვა არის q=q1+q2, aU იგივეა და პოტენციური სხვაობის ტოლია. აკუმულატორის ელექტრული სიმძლავრე (C) უდრის C=C1+C2, nკონდენსატორებით C=ყველა ელექტრული სიმძლავრის ჯამი.

სერიულად დაკავშირებისას C1 და C2 ელექტრული ტევადობის მქონე კონდენსატორები, ბატარეის ჯამური დამუხტვა უდრის თითოეული კონდენსატორის დამუხტვას (q=q1=q2). ჯამური U უდრის ცალკეულ კონდენსატორებზე ძაბვების ჯამს: U=U1+U2. ორი სერიის კონდენსატორების ბატარეის ელექტრული ტევადობა: 1\C=1\C1+1\C2 ან C=C1C2/(C1+C2). nკონდენსატორების შეერთებისას C=

25. მუხტების სისტემის ენერგია. მარტოხელა დამუხტული გამტარის ენერგია.

ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების ძალები კონსერვატიულია; ეს ნიშნავს, რომ მუხტების სისტემას აქვს პოტენციური ენერგია.

W1=Q1*ϕ12; W2=Q2*φ21

სადაც φ 12 და φ 21, შესაბამისად, არის პოტენციალი, რომელიც იქმნება მუხტი Q 2 მუხტი Q 1 და მუხტი Q 1 მუხტის ადგილას Q 2 . Მიხედვით,
და
ასე რომ W 1 = W 2 = W და

ჩვენს სისტემას ორი მუხტის სერიაში Q 3 , Q 4 , ... დავამატებთ მუხტებს, შეგვიძლია დავამტკიცოთ, რომ n ფიქსირებული მუხტის შემთხვევაში, წერტილოვანი მუხტების სისტემის ურთიერთქმედების ენერგია უდრის.

(1)
სადაც φ i არის პოტენციალი, რომელიც იქმნება იმ წერტილში, სადაც მუხტი Q i მდებარეობს, ყველა მუხტით გარდა i-ის.

მარტოხელა დამუხტული გამტარის ენერგია:

განვიხილოთ მარტოხელა გამტარი, რომლის მუხტი, პოტენციალი და ტევადობა შესაბამისად Q, φ და C-ის ტოლია. მოდით გავზარდოთ ამ გამტარის მუხტი dQ-ით. ამისათვის საჭიროა მუხტის dQ გადატანა უსასრულობიდან მარტოხელა გამტარზე, ამაზე მუშაობის დროს, რაც უდრის
- დამუხტული დირიჟორის ელექტრული ველის ძალების ელემენტარული მუშაობა "\u003e
სხეულის ნულოვან პოტენციალიდან φ-მდე დასამუხტავად, სამუშაო უნდა გაკეთდეს

(2)
დამუხტული გამტარის ენერგია უდრის სამუშაოს, რომელიც უნდა გაკეთდეს ამ გამტარის დასატენად:
(3)
ფორმულა (3) ასევე შეიძლება მივიღოთ და პირობები, რომ გამტარის პოტენციალი მის ყველა წერტილში ერთნაირია, ვინაიდან გამტარის ზედაპირი თანაბარი პოტენციალისაა. თუ φ არის დირიჟორის პოტენციალი, ჩვენ ვპოულობთ

სადაც Q=∑Q i არის გამტარის მუხტი.

26. დამუხტული კონდენსატორის ენერგია. ელექტროსტატიკური ველის ენერგია.

კონდენსატორი შედგება დამუხტული გამტარებისგან, შესაბამისად, მას აქვს ენერგია, რომელიც ფორმულიდან უდრის

სადაც Q არის კონდენსატორის მუხტი, C არის მისი ტევადობა, Δφ არის პოტენციური სხვაობა კონდენსატორის ფირფიტებს შორის.

« ფიზიკა - მე-10 კლასი"

რა პირობებში შეიძლება დიდი ელექტრული მუხტი დაგროვდეს გამტარებზე?

სხეულების ელექტრიფიკაციის ნებისმიერი მეთოდით - ხახუნის, ელექტროსტატიკური მანქანის, გალვანური უჯრედის და ა.შ.- თავიდან ნეიტრალური სხეულების დამუხტვა ხდება იმის გამო, რომ ზოგიერთი დამუხტული ნაწილაკი გადადის ერთი სხეულიდან მეორეზე.
ჩვეულებრივ, ეს ნაწილაკები ელექტრონებია.

ორი გამტარის ელექტრიფიცირებისას, მაგალითად, ელექტროსტატიკური მანქანიდან, ერთი მათგანი იძენს მუხტს +q, ხოლო მეორე -q.
გამტარებს შორის ჩნდება ელექტრული ველი და წარმოიქმნება პოტენციური სხვაობა (ძაბვა).
გამტარების მუხტის გაზრდით, მათ შორის ელექტრული ველი იზრდება.

ძლიერ ელექტრულ ველში (მაღალი ძაბვის დროს და, შესაბამისად, მაღალი ინტენსივობით), დიელექტრიკი (მაგალითად, ჰაერი) ხდება გამტარი.
Ე. წ ავარიადიელექტრიკი: დირიჟორებს შორის ნაპერწკალი ხტება და ისინი იხსნება.
რაც უფრო ნაკლებია ძაბვა გამტარებს შორის მათი მუხტების მატებასთან ერთად, მით მეტი მუხტის დაგროვება შეიძლება მათზე.


ელექტრო სიმძლავრე.


წარმოგიდგენთ ფიზიკურ რაოდენობას, რომელიც ახასიათებს ორი გამტარის უნარს დააგროვოს ელექტრული მუხტი.
ეს მნიშვნელობა ე.წ ელექტრო სიმძლავრე.

ორ გამტარს შორის U ძაბვა პროპორციულია იმ ელექტრული მუხტებისა, რომლებიც არის გამტარებზე (ერთზე +|q|, ხოლო მეორეზე -|q|).
მართლაც, თუ მუხტები გაორმაგდება, მაშინ ელექტრული ველის სიძლიერე გახდება 2-ჯერ მეტი, შესაბამისად, მუხტის გადაადგილებისას ველის მიერ შესრულებული სამუშაო ასევე გაიზრდება 2-ჯერ, ანუ ძაბვა გაიზრდება 2-ჯერ.

მაშასადამე, ერთ-ერთი გამტარის მუხტის q თანაფარდობა (მეორეზე არის იგივე მოდულის მუხტი) ამ გამტარსა და მეზობელ დირიჟორს შორის პოტენციურ სხვაობას არ არის დამოკიდებული მუხტზე.

იგი განისაზღვრება გამტარების გეომეტრიული ზომებით, მათი ფორმისა და ურთიერთგანლაგებით, აგრეთვე გარემოს ელექტრული თვისებებით.

ეს საშუალებას გვაძლევს შემოვიტანოთ ორი გამტარის ელექტრული ტევადობის კონცეფცია.

ორი გამტარის ელექტრული სიმძლავრე არის ერთ-ერთი გამტარის მუხტის თანაფარდობა მათ შორის პოტენციურ განსხვავებასთან:

მარტოხელა გამტარის ელექტრული ტევადობა უდრის გამტარის მუხტის თანაფარდობას მის პოტენციალთან, თუ ყველა სხვა გამტარი უსასრულობაშია და უსასრულოდ შორეული წერტილის პოტენციალი ნულის ტოლია.

რაც უფრო დაბალია U ძაბვა გამტარებს შორის მუხტების გადაცემისას +|q| და -|q|, რაც უფრო დიდია გამტარების ელექტრული სიმძლავრე.

დიდი მუხტების შენახვა შესაძლებელია გამტარებზე დიელექტრიკის დაშლის გარეშე.
მაგრამ ელექტრული სიმძლავრე თავისთავად არ არის დამოკიდებული არც დირიჟორებზე გადაცემულ მუხტებზე და არც მათ შორის წარმოქმნილ ძაბვაზე.


ელექტრული სიმძლავრის ერთეულები.


ფორმულა (14.22) გაძლევთ საშუალებას შეიყვანოთ ელექტრული სიმძლავრის ერთეული.

ორი გამტარის ელექტრული ტევადობა რიცხობრივად უდრის ერთობას, თუ მათ მუხტების მიცემისას+1 C და-1 C მათ შორის პოტენციური განსხვავებაა 1 ვ.

ამ ერთეულს ე.წ ფარადი(F); 1 F \u003d 1 C / V.

იმის გამო, რომ 1 C-ის მუხტი ძალიან დიდია, 1 F-ის ტევადობა ძალიან დიდია.
ამიტომ, პრაქტიკაში, ამ ერთეულის ფრაქციები ხშირად გამოიყენება: მიკროფარადი (μF) - 10 -6 F და პიკოფარადი (pF) - 10 -12 F.

გამტარების მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ელექტრული სიმძლავრე.
გამტარების ელექტრული სიმძლავრე რაც უფრო დიდია, მით უფრო მცირეა მათ შორის პოტენციური სხვაობა, როდესაც მათ საპირისპირო ნიშნების მუხტი ეძლევათ.


კონდენსატორები.


თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ძალიან დიდი ელექტრული სიმძლავრის გამტარების სისტემა ნებისმიერ რადიო მიმღებში ან შეიძინოთ იგი მაღაზიაში. მას ეწოდება კონდენსატორი. ახლა თქვენ შეიტყობთ, როგორ არის მოწყობილი ასეთი სისტემები და რაზეა დამოკიდებული მათი ელექტრული სიმძლავრე.

ორი გამტარის სისტემები, ე.წ კონდენსატორები.კონდენსატორი შედგება ორი გამტარისგან, რომლებიც გამოყოფილია დიელექტრიკული ფენით, რომელთა სისქე მცირეა გამტარების ზომებთან შედარებით. გამტარები ამ შემთხვევაში ე.წ სახეებიკონდენსატორი.

უმარტივესი ბრტყელი კონდენსატორი შედგება ორი იდენტური პარალელური ფირფიტისაგან, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთისგან მცირე მანძილზე (ნახ. 14.33).
თუ ფირფიტების მუხტები აბსოლუტური მნიშვნელობით იდენტურია და ნიშნით საპირისპირო, მაშინ ელექტრული ველის ძალის ხაზები იწყება დადებითად დამუხტულ კონდენსატორის ფირფიტაზე და მთავრდება უარყოფითად დამუხტულზე (სურ. 14.28). ამიტომ, თითქმის მთელი ელექტრული ველი კონცენტრირებულია კონდენსატორის შიგნით და თანაბრად.

კონდენსატორის დასატენად, თქვენ უნდა მიამაგროთ მისი ფირფიტები ძაბვის წყაროს ბოძებზე, მაგალითად, ბატარეის ბოძებზე. თქვენ ასევე შეგიძლიათ დააკავშიროთ პირველი ფირფიტა ბატარეის ბოძზე, რომელშიც მეორე პოლუსი არის დამიწებული და კონდენსატორის მეორე ფირფიტა. შემდეგ დამიწებულ ფირფიტაზე იქნება მუხტი ნიშნის საპირისპირო და აბსოლუტური მნიშვნელობით დაუსაბუთებელი ფირფიტის მუხტის ტოლი. იგივე მოდულის მუხტი ჩავა მიწაში.

ქვეშ კონდენსატორის დატენვაგააცნობიეროს ერთ-ერთი ფირფიტის მუხტის აბსოლუტური მნიშვნელობა.

კონდენსატორის ტევადობა განისაზღვრება ფორმულით (14.22).

მიმდებარე სხეულების ელექტრული ველები თითქმის არ აღწევს კონდენსატორის შიგნით და არ ახდენს გავლენას მის ფირფიტებს შორის პოტენციურ განსხვავებაზე. მაშასადამე, კონდენსატორის ტევადობა პრაქტიკულად დამოუკიდებელია მის მახლობლად სხვა სხეულების არსებობისგან.

ბრტყელი კონდენსატორის ტევადობა.


ბრტყელი კონდენსატორის გეომეტრია მთლიანად განისაზღვრება მისი ფირფიტების S ფართობით და მათ შორის d მანძილით. ბრტყელი კონდენსატორის ტევადობა უნდა იყოს დამოკიდებული ამ მნიშვნელობებზე.

რაც უფრო დიდია ფირფიტების ფართობი, მით მეტი მუხტი შეიძლება დაგროვდეს მათზე: q~S. მეორეს მხრივ, დაძაბულობა ფირფიტებს შორის ფორმულის მიხედვით (14.21) პროპორციულია მათ შორის d მანძილისა. ამიტომ, ტევადობა

გარდა ამისა, კონდენსატორის ტევადობა დამოკიდებულია ფირფიტებს შორის დიელექტრიკის თვისებებზე. ვინაიდან დიელექტრიკი ასუსტებს ველს, დიელექტრიკის თანდასწრებით ტევადობა იზრდება.

მოდით შევამოწმოთ მსჯელობიდან ჩვენს მიერ მიღებული დამოკიდებულებები. ამისათვის აიღეთ კონდენსატორი, რომელშიც ფირფიტებს შორის მანძილი შეიძლება შეიცვალოს და ელექტრომეტრი დამიწებული კორპუსით (ნახ. 14.34). ელექტრომეტრის კორპუსს და ღეროს კონდენსატორის ფირფიტებს ვაკავშირებთ გამტარებით და ვმუხტავთ კონდენსატორის. ამისათვის საჭიროა ელექტრიფიცირებული ჯოხით შეეხოთ ღეროსთან დაკავშირებული კონდენსატორის ფირფიტას. ელექტრომეტრი აჩვენებს პოტენციურ განსხვავებას ფირფიტებს შორის.

თეფშების დაშორებით ვპოულობთ პოტენციური სხვაობის გაზრდა. ელექტრული სიმძლავრის განმარტების მიხედვით (იხ. ფორმულა (14.22)) ეს მიუთითებს მის შემცირებაზე. დამოკიდებულების შესაბამისად (14.23), ელექტრული სიმძლავრე ნამდვილად უნდა შემცირდეს ფირფიტებს შორის მანძილის გაზრდით.

დიელექტრიკული ფირფიტის, როგორიცაა ორგანული მინა, კონდენსატორის ფირფიტებს შორის ჩასმით, ჩვენ ვხვდებით პოტენციური სხვაობის შემცირება. აქედან გამომდინარე, ბრტყელი კონდენსატორის ტევადობა ამ შემთხვევაში იზრდება. d ფირფიტებს შორის მანძილი შეიძლება იყოს ძალიან მცირე, ხოლო S ფართობი შეიძლება იყოს დიდი. ამიტომ, მცირე ზომით, კონდენსატორს შეიძლება ჰქონდეს დიდი ელექტრული სიმძლავრე.

შედარებისთვის: ბრტყელი კონდენსატორის ფირფიტებს შორის დიელექტრიკის არარსებობის შემთხვევაში, ელექტრული სიმძლავრით 1 F და ფირფიტებს შორის მანძილი d = 1 მმ, მას უნდა ჰქონდეს ფირფიტის ფართობი S = 100 კმ 2.

გარდა ამისა, კონდენსატორის ტევადობა დამოკიდებულია ფირფიტებს შორის დიელექტრიკის თვისებებზე. ვინაიდან დიელექტრიკი ასუსტებს ველს, დიელექტრიკის თანდასწრებით ტევადობა იზრდება: სადაც ε არის დიელექტრიკის გამტარობა.


კონდენსატორების სერია და პარალელური კავშირი.პრაქტიკაში, კონდენსატორები ხშირად დაკავშირებულია სხვადასხვა გზით. სურათი 14.40 გვიჩვენებს სერიული კავშირისამი კონდენსატორი.

თუ 1 და 2 წერტილები დაკავშირებულია ძაბვის წყაროსთან, მაშინ მუხტი +qy გადავა C1 კონდენსატორის მარცხენა ფირფიტაზე, ხოლო მუხტი -q გადადის C3 კონდენსატორის მარჯვენა ფირფიტაზე. ელექტროსტატიკური ინდუქციის გამო, C1 კონდენსატორის მარჯვენა ფირფიტას ექნება მუხტი -q, და რადგან C1 და C2 კონდენსატორების ფირფიტები დაკავშირებულია და ძაბვის შეერთებამდე იყო ელექტრონულად ნეიტრალური, მაშინ მუხტის შენარჩუნების კანონის მიხედვით , C2 კონდენსატორის მარცხენა ფირფიტაზე გამოჩნდება + q მუხტი და ა.შ. ასეთი კავშირის მქონე კონდენსატორების ყველა ფირფიტაზე იქნება იგივე მუხტი აბსოლუტური მნიშვნელობით:

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

ეკვივალენტური ელექტრული სიმძლავრის განსაზღვრა ნიშნავს ისეთი კონდენსატორის ელექტრული სიმძლავრის განსაზღვრას, რომელიც იმავე პოტენციალის სხვაობით დააგროვებს იგივე მუხტს q კონდენსატორების სისტემაში.

პოტენციური განსხვავება φ1 - φ2 არის პოტენციური განსხვავებების ჯამი თითოეული კონდენსატორის ფირფიტებს შორის:

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

ფორმულის გამოყენებით (14.23), ჩვენ ვწერთ:

სურათი 14 41 გვიჩვენებს დიაგრამას დაკავშირებულია პარალელურადკონდენსატორები. პოტენციური განსხვავება ყველა კონდენსატორის ფირფიტებს შორის არის იგივე და ტოლი:

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

მუხტები კონდენსატორების ფირფიტებზე

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

ეკვივალენტურ კონდენსატორზე, რომლის სიმძლავრეა C eq, დატენვა ფირფიტებზე იგივე პოტენციური სხვაობით

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

ელექტრო სიმძლავრისთვის, ფორმულის მიხედვით (14.23), ჩვენ ვწერთ: C eq U \u003d C 1 U + C 2 U + C 3 U, შესაბამისად, C eq \u003d C 1 + C 2 + C 3 და ზოგადად საქმე


სხვადასხვა ტიპის კონდენსატორები.


კონდენსატორებს აქვთ სხვადასხვა მოწყობილობა მათი დანიშნულებიდან გამომდინარე. ჩვეულებრივი ტექნიკური ქაღალდის კონდენსატორი შედგება ალუმინის ფოლგის ორი ზოლისგან, რომლებიც იზოლირებულია ერთმანეთისგან და ლითონის კორპუსისგან პარაფინით გაჟღენთილი ქაღალდის ზოლებით. ზოლები და ლენტები მჭიდროდ იკეცება პატარა პაკეტში.

რადიოინჟინერიაში ფართოდ გამოიყენება ცვლადი ელექტრული სიმძლავრის კონდენსატორები (ნახ. 14.35). ასეთი კონდენსატორი შედგება ლითონის ფირფიტების ორი სისტემისგან, რომლებიც, როდესაც სახელური ბრუნავს, შეუძლიათ ერთში შევიდნენ. ამ შემთხვევაში იცვლება ფირფიტების ნაწილების გადახურვის ადგილები და, შესაბამისად, მათი ელექტრული ტევადობა. ამ კონდენსატორების დიელექტრიკი არის ჰაერი.

ელექტრული სიმძლავრის მნიშვნელოვანი ზრდა ფირფიტებს შორის მანძილის შემცირების გამო მიიღწევა ეგრეთ წოდებულ ელექტროლიტურ კონდენსატორებში (ნახ. 14.36). დიელექტრიკი მათში არის ოქსიდების ძალიან თხელი ფილმი, რომელიც ფარავს ერთ-ერთ ფირფიტას (ფოლგის ზოლი). კიდევ ერთი უგულებელყოფა არის ქაღალდი, რომელიც გაჟღენთილია სპეციალური ნივთიერების ხსნარით (ელექტროლიტი).

კონდენსატორები საშუალებას გაძლევთ შეინახოთ ელექტრული მუხტი. ბრტყელი კონდენსატორის ტევადობა პროპორციულია ფირფიტების ფართობზე და უკუპროპორციულია ფირფიტებს შორის მანძილისა. გარდა ამისა, ეს დამოკიდებულია ფირფიტებს შორის დიელექტრიკის თვისებებზე.

განმარტოებულიეწოდება გამტარი, რომელიც მდებარეობს სხვა სხეულებისგან ისე შორს, რომ შეიძლება უგულებელყო სხვა სხეულების მუხტებისა და ველების გავლენა. როდესაც გარკვეული მუხტი გადაეცემა ასეთ გამტარს, ის განლაგდება მის ზედაპირზე გარკვეულწილად ისე, რომ დაკმაყოფილდეს წონასწორობის პირობები. მიმდებარე სივრცეში გამტარის მუხტი შექმნის ელექტრულ ველს. თუ უსასრულოდ მცირე (რომელიც არ მოქმედებს გამტარის მუხტზე) მუხტი გადაადგილდება გამტარის ზედაპირიდან უსასრულოდ მცირე მანძილზე, მაშინ საველე ძალები გარკვეულ სამუშაოს შეასრულებენ. თანაფარდობა იძლევა დირიჟორის პოტენციალს, რომელიც მან მუხტის მიცემის შედეგად შეიძინა.

თუ გამტარს დამატებით ეცნობება დამუხტვის კიდევ ერთი ნაწილის დატენვის შესახებ, მაშინ იგი გადანაწილდება ზედაპირზე ისევე, როგორც პირველი ნაწილი. შესაბამისად, სივრცის ყველა წერტილში ელექტრული ველის სიძლიერე გაორმაგდება. სამუშაო ასევე გაიზრდება და, შესაბამისად, დირიჟორის პოტენციალი. ამრიგად, გამოდის, რომ დირიჟორისთვის გადაცემული მუხტი და მის მიერ შეძენილი პოტენციალი პროპორციული . ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ თანაფარდობა:

(16.2)
.

პროპორციულობის ფაქტორი თანმიმართებაში (16.3) ახასიათებს გამტარის უნარს დააგროვოს ელექტრული მუხტი და ეწოდება მარტოხელა გამტარის ელექტრული სიმძლავრე. მკვლევარის ეს ვარიანტი იზომება ფარადებში . 1 ფარადის ელექტრული ტევადობა ფლობს გამტარს, რომელიც 1 კულონის მუხტის გადაცემისას იძენს 1 ვოლტის პოტენციალს..

ჩვენ ვიანგარიშებთ ცალმხრივი სფერული გამტარის ტევადობას, რომელიც მდებარეობს დიელექტრიკული მუდმივის მქონე გარემოში. დამუხტული სფეროს ველის სიძლიერე მის საზღვრებს მიღმა აღწერილია სფეროს ცენტრში მდებარე წერტილის მუხტის ველის სიძლიერის მსგავსი გამოხატულებით. მაშასადამე, მცირე წერტილის მუხტის გადაადგილების სამუშაოს გამოთქმა რადიუსის სფეროს ზედაპირიდან, რომელსაც აქვს მუხტი, უსასრულობამდე აქვს ფორმა:

Ისე მარტოხელა სფეროს ტევადობა განისაზღვრება გამონათქვამით:

(16.5)
.

დედამიწის რადიუსში (16.6) ჩანაცვლებით, მივიღებთ დედამიწის ელექტრულ სიმძლავრეს, რომელიც არის დაახლოებით 700 μF.

კონდენსატორები

მარტოხელა დირიჟორებს აქვთ მცირე ტევადობა. თუმცა, ტექნოლოგიაში გამოიყენება მოწყობილობები, რომლებსაც აქვთ ელექტრული სიმძლავრე რამდენიმე ფარადამდე. ასეთი მოწყობილობებია კონდენსატორები . კონდენსატორების მოწყობილობის პრინციპი ემყარება იმ ფაქტს, რომ სხვა (თუნდაც დაუმუხტი) გამტართან მიახლოებისას, სისტემის ელექტრული სიმძლავრე მნიშვნელოვნად იზრდება. მარტოხელა გამტარის ველში, გამოწვეული მუხტები წარმოიქმნება მიახლოებულ სხეულზე, ხოლო კომუნიკაციური მარტოხელა გამტარის საპირისპირო ნიშნის მუხტები განლაგებულია მასთან უფრო ახლოს და უფრო ძლიერად მოქმედებს მის ველზე. გამტარის მოდულის პოტენციალი მცირდება და მუხტი შენარჩუნებულია. Ეს ნიშნავს, რომ იზრდება მისი ელექტრული სიმძლავრე.

მოახლოებული გამტარის დისტანციური ნაწილები შეიძლება დაუკავშირდეს დედამიწას (დამიწებული), ისე, რომ იგივე ნიშნის ინდუცირებული მუხტი, რომელიც მინიჭებული აქვს ცალკეულ გამტარს, ნაწილდება დედამიწის ზედაპირზე და არ იმოქმედებს სისტემის პოტენციალზე. . ცხადია, საპირისპირო დამუხტული დირიჟორების რაც შეიძლება ახლოს მიახლოებით, შესაძლებელია ელექტრული სიმძლავრის შესამჩნევი ზრდა. შესაბამისად, მზადდება კონდენსატორები ბინა როდესაც საპირისპირო დამუხტული გამტარები ( კონდენსატორის ფირფიტები ) მაგალითად, ფოლგის ზოლების სახით, გამოყოფილი თხელი დიელექტრიკული ფენით. ამ შემთხვევაში, სისტემის ელექტრული ველი კონცენტრირებულია ფირფიტებს შორის სივრცეში და გარე სხეულები არ იმოქმედებს კონდენსატორის ტევადობაზე. თქვენ ასევე შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ ფირფიტები კონცენტრული ცილინდრების ან სფეროების სახით.

კონდენსატორის ტევადობა, განსაზღვრებით, არის თითოეული ფირფიტის მუხტის თანაფარდობის მნიშვნელობა მათ შორის პოტენციურ განსხვავებასთან:

.

მასალის დიელექტრიკული მუდმივი კონდენსატორის ფირფიტებს შორის.