Электрическая ёмкость. Конденсатор
⚡ Физика · 8 класс
Что такое электрическая ёмкость
Электрическая ёмкость — это величина, показывающая способность проводника или системы проводников накапливать электрический заряд. Чем больше заряда удаётся накопить при том же напряжении, тем больше ёмкость. Обозначают ёмкость буквой C и измеряют в фарадах (Ф).
Связь заряда, ёмкости и напряжения выражается формулой:
C = q / U
где q — заряд, U — напряжение между обкладками.
Конденсатор
Конденсатор — это устройство для накопления электрического заряда. Простейший конденсатор состоит из двух проводящих пластин (обкладок), разделённых слоем диэлектрика — воздуха, бумаги, слюды. При подключении к источнику тока на обкладках накапливаются равные по величине и противоположные по знаку заряды.
| От чего зависит ёмкость | Как влияет |
|---|---|
| Площадь обкладок | больше площадь — больше ёмкость |
| Расстояние между ними | меньше расстояние — больше ёмкость |
| Диэлектрик между обкладками | зависит от вещества прослойки |
Единицы измерения
Фарад — очень большая единица, поэтому на практике используют доли фарада:
- микрофарад:
1 мкФ = 0,000001 Ф; - нанофарад:
1 нФ = 0,000000001 Ф; - пикофарад:
1 пФ = 0,000000000001 Ф.
Разбор примера
На обкладках конденсатора накоплен заряд q = 0,002 Кл при напряжении U = 100 В. Найдём ёмкость:
C = q / U = 0,002 / 100 = 0,00002 Ф = 20 мкФ
Частая ошибка: путать заряд и ёмкость. Ёмкость конденсатора не зависит от того, заряжен он или нет, — это его постоянное свойство, определяемое размерами и диэлектриком. Заряд же зависит от приложенного напряжения.
Роль диэлектрика
Слой диэлектрика между обкладками играет важную роль. Во-первых, он не даёт зарядам перескочить с одной обкладки на другую, иначе конденсатор разрядился бы. Во-вторых, при одних и тех же размерах конденсатор с диэлектриком накапливает больше заряда, чем такой же воздушный. Поэтому в конденсаторах применяют бумагу, слюду, керамику и специальные плёнки.
| Диэлектрик | Где применяют |
|---|---|
| Воздух | переменные конденсаторы |
| Бумага | бытовая электроника |
| Слюда, керамика | точные схемы |
Энергия конденсатора
Заряженный конденсатор запасает энергию электрического поля. Эту энергию можно быстро отдать — именно так работает фотовспышка: конденсатор медленно заряжается от батарейки, а затем за доли секунды отдаёт всю энергию лампе, и происходит яркая вспышка. Логика работы:
батарейка заряжает конденсатор -> накоплена энергия -> разряд на лампу -> вспышка
Где применяют конденсаторы
- В фотовспышках — быстро отдают накопленную энергию.
- В радиоприёмниках и телевизорах — для настройки.
- В электронных схемах — для сглаживания и накопления заряда.
Кратко о главном
- Электроёмкость показывает способность накапливать заряд:
C = q / U. - Конденсатор — две обкладки с диэлектриком между ними.
- Единица ёмкости — фарад; на практике берут мкФ, нФ, пФ.
- Ёмкость зависит от площади обкладок, расстояния и диэлектрика.