Конденсатор
Уединённые проводники обладают небольшой электроёмкостью. На практике необходимы устройства, которые накапливали бы значительное количество заряда.
Конденсатор – два проводника, разделённые слоем диэлектрика, толщина которого много меньше размеров проводников. Проводники называют обкладками конденсатора и заряжают равными по модулю и противоположными по знаку зарядами. Под зарядом конденсатора понимают модуль заряда одной из обкладок.
Электроёмкость конденсатора – отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между обкладками.
Конденсатор называют плоским, если его обкладки – параллельные поверхности. Электроёмкость плоского конденсатора:
где ε – диэлектрическая проницаемость среды между обкладками, ε0 – электрическая постоянная, S – площадь перекрытия обкладок, d – расстояние между обкладками.
Соединение конденсаторов
К
онденсаторы
различной ёмкости можно соединять в
батареи двумя способами, для которых
установлены законы зарядов, напряжений
и ёмкостей.
● Последовательное соединение конденсаторов.
● Параллельное соединение конденсаторов.
Энергия электрического поля конденсатора
Заряженный конденсатор обладает запасом потенциальной энергии, которую можно рассматривать как энергию заряда одной из обкладок, находящегося в электрическом поле заряда другой обкладки. Определяют энергию заряженного конденсатора по формуле:
С учётом определения электроёмкости конденсатора его энергия записывается ещё в двух видах:
Если считать, что электрическое поле плоского конденсатора сосредоточено только в пространстве между его обкладками, то можно получить формулу объёмной плотности энергии электрического поля.
где ε – диэлектрическая проницаемость среды между обкладками, ε0 – электрическая постоянная, E – напряжённость электрического поля. Формула плотности энергии справедлива не только для однородного поля, но и для произвольного электрического поля, в том числе и изменяющегося во времени.