Контрольні запитання
1. Дайте визначення основних характеристик електричного поля.
2. В яких одиницях вимірюють напруженість та потенціал електричного поля?
3. Яке поле називають однорідним ?
4. Що називають еквіпотенціальною поверхнею?
5. Як розташований вектор напруженості в кожній точці електростатичного поля по відношенню до еквіпотенціальної поверхні ?.
6. Який зв’язок існує між напруженістю та різницею потенціалів електростатичного поля ?
7. Яке поле називають потенціальним ?
8. Доведіть, що електростатичне поле є потенціальним.
Література: [1, §2.1 – 2.3; § 3.1 – 3.4; 2, § 85 – 89; § 92 – 94 ]
Лабораторна робота EП 2
Визначення електричної ємності конденсатора та батареї конденсаторів
Мета й завдання роботи – навчитись вимірювати ємність конденсаторів різними методами; перевірити на досліді формули, за якими обчислюється ємність батареї конденсаторів при їх послідовному і паралельному з'єднанні.
Основні теоретичні відомості
Найпростіший конденсатор являє собою сукупність двох електропровідних (металевих) тіл, розташованих так, що за наявності на них рівних за величиною і протилежних за знаком зарядів електричне поле буде зосереджене практично повністю між ними. Тому електрична ємність такої системи тіл не буде залежати від наявності оточуючих тіл.
Провідники, що утворюють конденсатор, називаються обкладками конденсатора.
Залежно від форми обкладок конденсатори бувають плоскими, циліндричними, сферичними.
Для збільшення ємності конденсатора між обкладками розташовують діелектрик.
Залежно від роду діелектрика розрізняють конденсатори повітряні, слюдяні, керамічні, паперові, електролітичні тощо. Конденсатори бувають з фіксованою і змінною ємностями. Для всіх конденсаторів, крім електролітичних, немає значення, яким полюсом (плюс чи мінус) до нього приєднане джерело струму.
Ємність конденсатора визначають за формулою
C =
, (ЕП 2.1)
де q – заряд на одній з обкладок конденсатора, U = φ1 - φ2 – різниця потенціалів між обкладками, або напруга на конденсаторі, U.
Електрична ємність конденсатора не залежить ні від заряду q, ні від напруги U. С являє собою коефіцієнт пропорційності між величиною заряду і напругою на конденсаторі.
Ємність залежить від форми, розмірів конденсатора, діелектричної проникності діелектрика між його обкладками. Приміром, ємність плоского конденсатора
C =
,
де ε – діелектрична проникність; ε0 – електрична стала, S – площа обкладок конденсатора; d - відстань між обкладками конденсатора.
Ємність конденсатора вимірюється у фарадах (Ф). 1 Ф – це ємність такого конденсатора, кожній обкладці якого треба надати заряд 1 Кл, щоб напруга змінилась на 1 В.
Ємність 1 Ф – дуже велике значення ємності, тому на практиці частіше використовують конденсатори з ємностями порядку мікрофарад (мкФ), нанофарад (нФ), пікофарад (пФ).
З’єднання конденсаторів у батареї
При практичному використанні у конкретній схемі конденсаторів повинні мати необхідну електричну ємність і електричну міцність, що характеризується напругою пробою. Якщо один конденсатор не відповідає цим вимогам, використовують кілька конденсаторів, з’єднуючи їх у батареї .