§ 9. ЕЛЕКТРИЧНА ЕМКОСТЬ. КОНДЕНСАТОРИ
Електрична ємність провідника або пристрою, що складається з двох провідників, розділених діелектриком, характеризує їх здатність накопичувати електричні заряди.
У техніці широко застосовують конденсатори - пристрої, які при порівняно малих розмірах здатні накопичувати значні електричні заряди. Вони використовуються в енергетичних установках, в пристроях електроніки, автоматики та ін.
Плоский конденсатор в найпростішому вигляді складається з двох металевих пластин-обкладок, розділених діелектриком, наприклад повітрям, слюдою, парафінованого папером і ін.
Залежно від виду діелектрика конденсатор називають паперовим, слюдяним, повітряним і т. Д.
Електрична ємність конденсатора визначається відношенням величини заряду на його пластинах до напруги між ними. Отже, електрична ємність
Електрична ємність вимірюється в Фарада. Ємність конденсатора дорівнює одній Фарадей, якщо збільшення його заряду на один кулон електрики викликає підвищення напруги між його обкладинками на один вольт.
Фарада - дуже велика одиниця ємності, яка практично не застосовується. Зазвичай користуються дрібнішими одиницями ємності: мікрофарадах (МКФ) та пикофарад (ПФ).
Фарада містить мільйон микрофарад: 1ф = 10 6 мкф. Мікрофарад містить мільйон пикофарад: 1 мкф = 10 6 пф.
Ємність конденсатора залежить від площі його пластин. При одному і тому ж напрузі і однаковій відстані між пластинами конденсатора, у якого пластини мають велику площу, заряджається великою кількістю електрики і в зв'язку з цим має більшу місткість, ніж такий же конденсатор з тим же діелектриком, але з пластинами малого розміру.
Ємність конденсатора залежить від відстані між його пластинами (від товщини діелектрика). Конденсатор, у якого пластини знаходяться на великій відстані один від одного, має меншу ємністю, ніж такий же конденсатор, пластини якого зближені. Це пояснюється тим, що при малій відстані між пластинами взаємодія їх різнойменних зарядів сильніше, а тому конденсатор накопичує більшу кількість електрики.
Ємність конденсатора залежить від властивостей матеріалу діелектрика-від його діелектричної проникності. Наприклад, при рівних розмірах пластин і рівній відстані між ними конденсатор, у якого діелектриком є слюда, має приблизно в шість разів більшу ємність, ніж конденсатор з повітряним діелектриком. При тих же умовах паперовий конденсатор має в 2,2 рази більшу ємність, ніж повітряний, але меншу, ніж слюдяною.
I Для обчислення ємності плоского конденсатора, що має дві пластини, служить формула
де С - ємність конденсатора, пф,
S - поверхня однієї пластини, см 2,
d - відстань між пластинами, см,
e - діелектрична проникність (див. табл. 1),
0,09 - постійний коефіцієнт, що переводить ємність в пикофарад.
Приклад. Конденсатор має дві пластини. Площа кожної пластини складає 15 см 2. Між пластинами поміщений діелектрик - пропарафінірованная папір товщиною 0,02 см. Обчислити ємність цього конденсатора.
Рішення. З табл. 1 випливає, що діелектрична проникність, пропарафінірованной паперу e = 2,2.