GetAClass - физика и здравый смысл

#физика

В новом ролике по электростатике мы рассказываем о физике важнейшего электротехнического устройства — конденсатора.

Предком современных конденсаторов является лейденская банка, изобретённая в середине XVIII века голландским учёным Питером ван Мушенбруком, жившем в городе Лейдене. Мы тоже изготовили такую банку и убедились, что она может накапливать электрический заряд, а это и есть главная функция любого конденсатора.

Проще всего устроен плоский конденсатор, размеры обкладок которого гораздо больше зазора между ними. В этом случае можно считать, что электрическое поле практически полностью сосредоточено между обкладками и однородно, что мы и демонстрируем на опыте. При этом эквипотенциальные поверхности внутри конденсатора параллельны его обкладкам. Заряд конденсатора пропорционален напряжению между его обкладками, и это тоже проверяется в эксперименте. А коэффициент пропорциональности — это ёмкость конденсатора. При заданном напряжении, чем больше ёмкость, тем больше заряд конденсатора.

Формула для ёмкости плоского конденсатора легко выводится с помощью теоремы Гаусса, о которой у нас есть отдельный ролик. И оказывается, что ёмкость обратно пропорциональна расстоянию между обкладками, что мы и проверяем на опыте. Если теперь зарядить конденсатор, отсоединить его от источника, а затем раздвинуть обкладки, то заряд не изменится, а ёмкость уменьшится, поэтому разность потенциалов между обкладками должна вырасти, и эксперимент подтверждает этот вывод.

Далее мы получаем формулы для ёмкости цепи из двух конденсаторов, соединённых параллельно и последовательно, и выясняем их физический смысл.

Ёмкость конденсатора зависит и от диэлектрика, находящегося между его обкладками. Внесём пластину из пластика в зазор между обкладками конденсатора, и разность потенциалов между ними уменьшится. Это происходит из-за поляризации диэлектрика, которая ослабляет электрическое поле, созданное зарядами на обкладках. Уменьшение напряжения при неизменном заряде означает увеличение ёмкости конденсатора. Но заполнять зазор между обкладками диэлектриком полезно и по другой причине.

Напряжённость электрического поля, при котором происходит пробой пластика и других диэлектриков, гораздо больше напряжённости пробоя для воздуха, поэтому можно уменьшить расстояние между обкладками конденсатора без опасности пробоя и тем самым значительно увеличить его ёмкость.

Смотрите наш ролик «Электрический конденсатор» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти ролик на других платформах.

[Поддержите нас]

YouTube

Электрический конденсатор

В ролике рассматривается принцип работы электрического конденсатора, выводится формула ёмкости плоского конденсатора, находятся ёмкости для параллельного и последовательного соединения конденсаторов и обсуждается, почему диэлектрик, помещённый в зазор конденсатора…

www.group-telegram.com/cn/getaclass_channel.com/738

2.9K viewsedited  Dec 17 at 08:34

#физика

В новом ролике по электростатике мы рассказываем о физике важнейшего электротехнического устройства — конденсатора.

Предком современных конденсаторов является лейденская банка, изобретённая в середине XVIII века голландским учёным Питером ван Мушенбруком, жившем в городе Лейдене. Мы тоже изготовили такую банку и убедились, что она может накапливать электрический заряд, а это и есть главная функция любого конденсатора.

Проще всего устроен плоский конденсатор, размеры обкладок которого гораздо больше зазора между ними. В этом случае можно считать, что электрическое поле практически полностью сосредоточено между обкладками и однородно, что мы и демонстрируем на опыте. При этом эквипотенциальные поверхности внутри конденсатора параллельны его обкладкам. Заряд конденсатора пропорционален напряжению между его обкладками, и это тоже проверяется в эксперименте. А коэффициент пропорциональности — это ёмкость конденсатора. При заданном напряжении, чем больше ёмкость, тем больше заряд конденсатора.

Формула для ёмкости плоского конденсатора легко выводится с помощью теоремы Гаусса, о которой у нас есть отдельный ролик. И оказывается, что ёмкость обратно пропорциональна расстоянию между обкладками, что мы и проверяем на опыте. Если теперь зарядить конденсатор, отсоединить его от источника, а затем раздвинуть обкладки, то заряд не изменится, а ёмкость уменьшится, поэтому разность потенциалов между обкладками должна вырасти, и эксперимент подтверждает этот вывод.

Далее мы получаем формулы для ёмкости цепи из двух конденсаторов, соединённых параллельно и последовательно, и выясняем их физический смысл.

Ёмкость конденсатора зависит и от диэлектрика, находящегося между его обкладками. Внесём пластину из пластика в зазор между обкладками конденсатора, и разность потенциалов между ними уменьшится. Это происходит из-за поляризации диэлектрика, которая ослабляет электрическое поле, созданное зарядами на обкладках. Уменьшение напряжения при неизменном заряде означает увеличение ёмкости конденсатора. Но заполнять зазор между обкладками диэлектриком полезно и по другой причине.

Напряжённость электрического поля, при котором происходит пробой пластика и других диэлектриков, гораздо больше напряжённости пробоя для воздуха, поэтому можно уменьшить расстояние между обкладками конденсатора без опасности пробоя и тем самым значительно увеличить его ёмкость.

Смотрите наш ролик «Электрический конденсатор» и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно найти ролик на других платформах.

[Поддержите нас]

BY GetAClass - физика и здравый смысл