Як розрахувати ємність конденсатора

С. І. Шапошников

Електроємність

Відомо, що існують деякі прилади, в яких можна накопичувати або збирати електрику.

Такі прилади називаються конденсаторами.

Візьмемо кілька різних конденсаторів і приєднаємо їх паралельно, наприклад, до батареї в 80 вольт напругою. Обкладки конденсаторів зараз же отримають заряди від полюсів батареї і заряджатимуться до того ж напруги, що і у батареї.

Від’єднати тепер по черзі конденсатори, не торкаючись їх контактів руками, будемо торкатися ними до затискачів чутливого приладу. При цьому ми помітимо наступне: у момент приєднання конденсатора до приладу проскочить іскорка, супроводжувана більш-менш гучним тріском, і прилад дасть миттєве відхилення стрілки 1). Так як ці відхилення будуть різні, ми укладаємо, що заряди різних конденсаторів, отримані від однієї і тієї ж батареї, будуть різні, т.-е. одні конденсатори отримають більшу кількість електрики, інші — менше.

Електроємна. або, як кажуть частіше, ємністю конденсатора, називається здатність його сприймати більшу або меншу кількість електрики.

Для вимірювання ємностей встановлена ​​одиниця, т.-е. певна ємність, звана Фарадою.

Ємністю в 1 фараду володіє такою конденсатор, який, будучи заряджений до напруги в один вольт, при розряді дасть струм, середня величина якого буде дорівнює одному амперу, при тривалості проходження струму в одну секунду.

Фарада — ємність вельми велика, чому її розділили на мільйон частин, називаючи таку одиницю мікрофарадах.

Але для цілей радіотехніки часто і мікрофарад є надто великою. Тому частіше користуються третім одиницею, званої сантиметром.

Мікрофарад дорівнює девятістах тисячам сантиметрів.

Ділячи число сантиметрів на 900.000, ми перетворимо ємність, виражену в сантиметрах, в мікрофарад. А розділивши число микрофарад на 1.000.000, ми висловимо ту ж ємність у Фарада.

Розрахунок ємності

Найпростіший конденсатор складається з двох пластин будь-якого металу, розділених одна від одної шаром будь-якого непроводниками або ізолятора, або жке, як інакше його називають, діелектрика.

Мал. 1. Паралельне з’єднання конденсаторів.

Нехай ми маємо два абсолютно однакових конденсатора з однаковою ємністю — З1 і С2. З’єднаємо їх паралельно до батареї Б (рис. 1). Очевидно, що ємність такої з’єднаної групи буде вдвічі більше, ніж ємність одного конденсатора, так як два конденсатора, при заряді, отримають дві порції електрики.

Що у нас змінилося, коли ми приєднали другий конденсатор? Діелектрик залишився колишній, товщина його теж.

Змінилася величина пластин, або, як їх називають, обкладок — удвічі. У стільки ж разів змінилася і ємність системи. Тому, якщо взяти такий же діелектрик, як у двох перших конденсаторів, але обкладки його збільшити за площею удвічі, то ми отримаємо один конденсатор, але з ємністю вдвічі більшої.

Отже: ємність конденсатора залежить від величини обкладок. Ніж площа обкладок менше, тим менше ємність конденсатора. Ніж площа обкладок більше, тим більше ємність конденсатора.


Мал. 2. Послідовне з’єднання конденсаторів.

Тепер з’єднаємо два однакових конденсатора послідовно. як показано на рис. 2-a. Вимірювання показує, що ємність такої групи стала вдвічі менше, ніж у кожного конденсатора окремо. Що ж у нас змінилося?

Будемо зближувати обидва конденсатора їх внутрішніми обкладками. Виявляється, що від цього ємність групи змінюватися не буде. Вона залишатиметься весь час вдвічі меншою, ніж ємність одного конденсатора. Те саме буде і тоді, коли внутрішні обкладки конденсаторів з’єднаються між собою, як це зображено на рис. 2-б. І, нарешті, те ж саме буде, якщо ми висмикнемо внутрішні обкладки, як це показано на рис. 2-в. Тепер нам ясно. що у нас змінилося: товщина діелектрика. Вона збільшилася вдвічі, тому ємність зменшилася вдвічі.

Отже: ємність конденсатора зменшується зі збільшенням товщини діелектрика і, навпаки, збільшується зі зменшенням товщини діелектрика. за умови, що площа обкладок залишається колишньою.

Тепер візьмемо конденсатор, у якого діелектрик — повітря. Такий повітряний конденсатор має деяку ємність. Вставимо в проміжок між обкладинками його діелектрик з парафінової паперу такої ж товщини, який був шар повітря. Вимірювання доводить, що ємність парафинового конденсатора збільшилася в 2,2 рази. Якщо парафін замінити склом такої ж товщини, ємність збільшиться в 5-6 разів проти ємності повітряного конденсатора.

Отже, ємність конденсатора залежить від хімічних властивостей діелектрика.

Величину, що показує, у скільки разів збільшилася ємність повітряного конденсатора при заміні повітря яким-небудь діелектриком називають діелектричної постійної цього діелектрика.

Діелектричну постійну будемо позначати буквою До.

Таблиця №1

Величини діелектричної постійної K

Оригiнал читайте here.

Цікаве відео для вас:


Також читайте

  • Як визначити, що пробитий конденсатор на розподільнику

    Вхід 351 Як визначити, що пробитий конденсатор на розподільнику? У сучасних автомобілях, зазвичай коштує безконтактна система запалювання, чого не скажеш про старих автомобілях. Одна з причин,…

  • Як розрахувати кубатуру

    При веденні будівництва або будь-яких оздоблювальних робіт необхідно знати, як розрахувати кубатуру. Це допоможе уникнути зайвої витрати грошей. Як розрахувати кубатуру лісу Існує величезна кільк…

  • Як розрахувати кількість цементу на фундамент

    Для того щоб конструкція була міцною, будь-яку будівлю маленький будиночок, великий котедж для всієї родини або навіть простий цегляний паркан повинно мати хорошу опору. Без наявності міцної пі…

Share →