9) Электрическая емкость уединенного проводника. Взаимная электрическая емкость двух проводников. Конденсаторы. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов.

Уединенным называется проводник, который находится столь далеко от других тел, что влияние их полей можно пренебречь. электрическая емкость (или просто емкость), т. е. величина, численно равная заряду, который необходимо сообщить уединенному проводнику для повышения его потенциала на единицу: В единицах СИ емкость измеряется в фарадах (Ф). Один фарад (1 Ф) – емкость такого уединенного проводника, при сообщении которому заряда в один кулон (1 Кл) получим изменение потенциала на один вольт (1 В).Электроемкость проводника зависит от формы и размеров проводника. Это связано с тем, что избыточные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Емкость не зависит также ни от заряда проводника, ни от его потенциала. Потенциал уединенного шара радиуса R, находящегося в однородной среде с диэлектрической проницаемостью : Тогда получим формулу для расчета емкости уединенного шара .Уединенный проводник обладает малой емкостью (емкость земного шара около 640 мкФ). Емкость уединенного проводника существенно увеличивается при приближении к нему других проводников и зависит от диэлектрических свойств среды, в которой он находится.

Конденсатором называется система, состоящая из двух проводников, форма и взаимное расположение которых таковы, что электрическое поле этих проводников при сообщении им равных по абсолютному значению и противоположных по знаку электрических зарядов полностью или почти полностью локализовано в ограниченной области пространства.

Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделенных диэлектриком. Чтобы емкость проводников не зависела от окружающих тел, нужно обеспечить наличие поля только между этими проводниками.. Форма обкладок определяет название (плоский, цилиндрический, сферический и т. п.) конденсатора.

Емкость конденсатора равна отношению заряда Q к разности потенциалов ₂ – ₁ или к напряжению U между проводниками, вызванному этим зарядом:

При соединении двух (нескольких) конденсаторов в батарею ее емкость зависит от способа соединения конденсаторов. При параллельном соединении двух конденсаторов емкостями С₁ и С₂ общая емкость C=C1+C2 а при последовательном соединении 10. Энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного уединенного проводника. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергия.Энергия заряженного проводника. , W₁=q₁*φ₁₂, W₂=q₂*φ₂₁,W=W1+W2; Приняв, во внимание определение емкости, можно записать

Любое из этих выражений определяет энергию заряженного проводника.Энергия заряженного конденсатора. Пусть потенциал обкладки конденсатора, на которой находится заряд +q, равен φ1 , а потенциал обкладки, на которой находится заряд -q, равен φ2 . Энергия такой системы

Энергия электрического поля. Энергию заряженного конденсатора можно выразить через величины, характеризующие электрическое поле в зазоре между обкладками. Сделаем это на примере плоского конденсатора. Подстановка выражения для емкости в формулу для энергии конденсатора дает

Частное U / d равно напряженности поля в зазоре; произведение S·d представляет собой объем V, занимаемый полем. =>

Если поле однородно (что имеет место в плоском конденсаторе при расстоянии d много меньшем, чем линейные размеры обкладок), то заключенная в нем энергия распределяется в пространстве с постоянной плотностью w. Тогда объемная плотность энергии электрического поля равна