2.5.2. Параллельное и смешанное соединения конденсаторов

При параллельном соединении обкладки конденсаторов соединяются в группы, причем одна из обкладок каждого конденсатора соединяется в одну группу, а другая – в другую (рис. 2.8).

В этом случае напряжение батареи равно напряжению отдельно взятого конденсатора. Заряд каждого конденсатора пропорционален его емкости, заряд батареи равен сумме зарядов каждого конденсатора, т.е.

;

,

где

; ;;

Таким образом, имеем

или

. (2.28)

Следовательно, при параллельном соединении конденсаторов емкость батареи равна сумме емкостей включенных в нее конденсаторов.

Если емкости конденсаторов, включенных в батарею, параллельно равны:

,

то

, (2.29)

т. е. при параллельном соединении n одинаковых конденсаторов емкость батареи в n раз больше емкости отдельно взятого конденсатора.

Сравнивая два типа соединения конденсаторов, можно установить, что при переключении n конденсаторов с параллельного соединения на последовательное соединение емкость батареи уменьшается в n раз.

Так как

; ,

то

, а . (2.30)

В этом случае напряжение на батареи в n раз больше, чем при параллельном соединении

. (2.31)

Переключение конденсаторов батареи с параллельного соединения на последовательное соединение применяется в импульсных генераторах напряжения.

Комбинируя вышеперечисленные виды соединений, можно получить различные виды смешанного соединения (рис. 2.9).

При смешанных соединениях общую емкость находят путем выделения отдельных групп параллельного и последовательного соединений, а затем каждую из них рассматривают как отдельно взятый конденсатор соответствующей емкости.

Надо отметить, что все вышеприведенные рассуждения справедливы для идеальных конденсаторов.

В действительности все конденсаторы обладают "утечкой" (медленным изменением заряда), т.е. они обладают не только емкостью, но и определенным сопротивлением - сопротивлением утечки. Сопротивление утечки и определяет распределение зарядов. Различное сопротивление утечки не позволяет применять последовательное соединение конденсаторов с различными диэлектрическими проницаемостями среды. Это связано с тем, что при последовательном соединении конденсаторов с различными диэлектрическими проницаемостями среды напряжение на батарее может оказаться на одном из конденсаторов, что приведет к его пробою. Как правило, последовательное соединение конденсаторов применяется в цепях переменного тока.

2.6. Классификация конденсаторов

В настоящее время используется большое количество конденсаторов, которые классифицируются по важнейшим признакам:

1. По характеру изменения емкости (конденсаторы постоянной емкости, переменной емкости, подстроечные конденсаторы, вариконы).

2. По материалу диэлектрика (воздушные, бумажные, слюдяные, керамические, электролитические и др.).

3. По форме пластин (плоские, цилиндрические, дисковые, сферические, трубчатые и др.).

Лекция 3. Статическое электрическое поле в веществе

Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы. Диполь в однородном и неоднородном электрических полях. Свободные и связанные (поляризационные) заряды в диэлектриках. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации (поляризованность). Поле в диэлектриках. Электрическое смещение. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Относительная диэлектрическая проницаемость среды. Теорема Остроградского-Гаусса для потока вектора индукции электрического поля. Граничные условия на поверхности раздела "диэлектрик-диэлектрик". Электрострикция. Пьезоэлектрический эффект. Сегнетоэлектрики, их свойства и применение. Электрокалорический эффект. Основные уравнения электростатики диэлектриков.