Электроёмкость проводника

Что такое электроёмкость

Электроёмкость — это физическая величина, характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд. Она показывает, какой заряд нужно сообщить проводнику, чтобы его потенциал изменился на единицу. Чем больше электроёмкость, тем больший заряд может удержать проводник при том же потенциале.

Электроёмкость определяется как отношение заряда проводника к его потенциалу:

Здесь q — заряд проводника, фи — его потенциал. Единица измерения электроёмкости — фарад (Ф): 1 Ф = 1 Кл/1 В. Один фарад — это электроёмкость такого проводника, потенциал которого изменяется на 1 вольт при сообщении ему заряда в 1 кулон.

От чего зависит электроёмкость

Очень важно понимать: электроёмкость проводника не зависит ни от заряда, ни от потенциала — это его собственная характеристика. При увеличении заряда во столько же раз растёт и потенциал, а их отношение остаётся неизменным. Электроёмкость определяется размерами и формой проводника, а также свойствами окружающей среды, в частности её диэлектрической проницаемостью. Чем больше размеры проводника, тем больше его электроёмкость.

Дольные единицы

Фарад — очень большая величина, такая электроёмкость на практике почти не встречается. Поэтому обычно используют дольные единицы: микрофарад (1 мкФ = 10^-6 Ф), нанофарад (1 нФ = 10^-9 Ф) и пикофарад (1 пФ = 10^-12 Ф). Например, ёмкость конденсаторов в радиотехнике измеряют чаще всего именно в микрофарадах и пикофарадах.

Электроёмкость и конденсатор

Чтобы накапливать большие заряды при умеренном потенциале, применяют конденсаторы — системы из двух проводников, разделённых диэлектриком. Их электроёмкость гораздо больше, чем у одиночного проводника тех же размеров, и зависит от площади обкладок и расстояния между ними.

Разбор примера

Проводнику сообщили заряд 2·10⁻⁸ Кл, при этом его потенциал стал равен 100 В. Найдём электроёмкость.

Частые ошибки. Электроёмкость не зависит от того, какой заряд сообщён проводнику: при увеличении заряда во столько же раз растёт потенциал, а их отношение остаётся постоянным. Не путайте электроёмкость одиночного проводника с ёмкостью конденсатора — у конденсатора она зависит от обеих обкладок, площади и расстояния между ними.

Кратко о главном

• Электроёмкость: C = q/φ, измеряется в фарадах.
• Она не зависит от заряда, а определяется размерами, формой и средой.
• Фарад — большая единица, чаще применяют мкФ, нФ и пФ.
• Чем больше проводник, тем больше его электроёмкость.