12) Електроємність. З’єднання конденсаторів

Електроємність відокремленого провідника − це фізична величина, яка вимірюється зарядом, потрібним для зміни його потенціалу на одиницю. Електроємність залежить від геометричних розмірів провідника, його форми, від розташування навколо нього інших провідників та діелектричних властивостей середовища. Електроємність не залежить від матеріалу провідника, його агрегатного стану, величини заряду.

За одиницю електроємності в системі СІ прийнято 1 Фараду − [1Ф]=[1 Кл/1 В]. 1 Ф досить велика ємність. Так, електроємність Землі (як кулі) складає всього 7,11х10-8 Ф. Тому на практиці зручно користуватись частками ємності: 1 мкФ = 10-6 Ф, 1 нФ = 10-9 Ф, 1 пФ = 10-12 Ф. Електроємність відокремленого провідника досить мала, а для збільшення електроємності збільшувати розміри провідника незручно і не завжди можливо. В електро- та радіотехніці, де доводиться користуватись значними електроємностями, використовують систему провідників − конденсатори.

Конденсатор − це система двох провідників, розділених шаром діелектрика Конденсатори за будовою та діелектриком поділяються на повітряні, слюдяні, керамічні, сталої та змінної ємності. Кожен конденсатор окрім ємності характеризується пробивною напругою. Тому для одержання необхідної ємності при заданій пробивній напрузі можна шляхом з’єднання конденсаторів в батарею.

Паралельне з’єднання

використовують для збільшення ємності при сталій пробивній напрузі. Обкладки конденсаторів з’єднуються у дві групи, потенціали яких φ1 та φ2, тому φ1 − φ2=U, напруга залишається однаковою для всіх конденсаторів, а заряди при цьому будуть різними, залежно від ємності кожного конденсатора: qi=CiU.

Послідовне з’єднання (рис.3.7). При такому з’єднанні обкладки окремих конденсаторів мають чисельно рівні заряди, але протилежні за знаком.

13)Енергія електричного поля.

При заряджанні конденсатора енергія накопичується у ви­гляді енергії електричного поля й може бути повернена джерелу при перетворенні на інший вид енергії.Вираження енергії через характеристики конденсатора

Заряд конденсатора утворюється перенесенням заряджених частинок з однієї обкладки на іншу під дією зовнішнього джерела енергії. Робота, яка виконується при перенесенні одиниці заряду, чисельно дорівнює напрузі між обкладками.

Якби напругДля электрического и магнитного полей их энергия пропорциональна квадрату напряжённости поля. Строго говоря, термин «энергия электромагнитного поля» является не вполне корректным. Вычисление полной энергии электрического поля даже одного электрона приводит к значению, равному бесконечности, поскольку соответствующий интеграл (см. ниже) расходится. Бесконечная энергия поля вполне конечного электрона составляет одну из теоретических проблем классической электродинамики. Вместо него в физике обычно используют понятие плотности энергии электромагнитного поля (в определённой точке пространства). Общая энергия поля равняется интегралу плотности энергии по всему пространству.Плотность энергии электромагнитного поля является суммой плотностей энергий электрического и магнитного полей.а в процесі зарядження не змінювалась, то енергію можна було б визначити добутком напруги і заряду

где E — напряжённость электрического поля, B — магнитная индукция, D — электрическая индукция, H — напряжённость магнитного поля, с — скорость света, \varepsilon _0 — электрическая постоянная и \! \mu_0 — магнитная постоянная. Иногда для констант \varepsilon _0 и \! \mu_0 — используют термины диэлектрическая проницаемость и магнитная проницаемость вакуума, — которые являются крайне неудачными, и сейчас почти не употребляются.