3

Электротехника: вопросы к экзамену (с ответами)

Понятие об электроемкости. Конденсаторы. Последовательное, параллельное и смешанное соединение конденсаторов.

Если проводник А получит какой-либо заряд Q, то этот провод­ник создает электрическое поле. Электрическое поле, созданное проводником А, обладает энергией, которая и характеризует по­тенциал проводника .

где С - коэффициент пропорциональности, который и называет­ся электрической емкостью проводника. Из (6.1) следует, что электрическая емкость проводника

Электрическая емкость проводника характеризуется заря­дом Q, который необходимо сообщить проводнику, чтобы его потен­циал изменился на единицу. Единицей измерения емкости является фарад.

Электрическая емкость проводника характеризует способность проводника накапливать электрический заряд, изменяющий его потенциал на единицу (на 1 В).

Емкость проводника не зависит также от материала и массы проводника.

Емкость проводника зависит от:

1) площади поверхности проводника, так как заряды располага­йся на поверхности проводника;

2) среды, в которой находится проводник. Например, если проводник перенести из воздуха в минеральное масло, его емкость увеличится в 2,2 раза, так как диэлектрическая проницаемость минерального масла ε_r=2,2

Конденсаторы

Конденсатор представляет собой два проводника, разделенных диэлектриком.

Различают естественные и искусственные конденсаторы.

Естественными конденсаторами являются провода электрической сети, две жилы кабе­ля, жила кабеля и его броня, провода воздуш­ной линии электропередачи относительно земли, электроды электронной лампы и др.

Искусственные конденсаторы изготавлива­ют специально. В зависимости от диэлектри­ка различают воздушные, бумажные, керамические, слюдяные, электролитические и другие виды конденсаторов.

Конденсаторы могут служить для накопления и сохранения электрического поля и его энергии (так как проводимость диэ­лектриков конденсаторов ничтожно мала).

Широко используются конденсаторы как постоянной, так и пе­ременной емкости.

Параллельное соединение конденсаторов Конденсаторы, как и резисторы, могут соединяться последова­тельно, параллельно и смешанно.

Общая емкость С, или емкость батареи, параллельно включенных конденсаторов равна сумме емкостей этих конденсаторов.

Следовательно, параллельное соединение конденсаторов применяется для увеличения емкости.

Последовательное соединение конденсаторов

Напряжение на конденсаторах

определяется обратно пропорционально емкостям конденсаторов.

По второму закону Кирхгофа

Откуда

Обратная величина общей емкости последовательно соединенных конденсаторов равна сумме обратных величин емкостей этих кон­денсаторов.

При последовательном включении двух конденсаторов их об­щая емкость определяется следующим выражением:

(6.9)

Последовательное соединение конденсаторов применяют для того, чтобы напряжение на каждом конденсаторе не превышало его рабочего напряжения Up

Смешанное соединение конденсаторов

Смешанное соединение (последовательно-параллельное) конденсаторов применяют тогда, когда необходимо увеличить емкость и рабочее напряжение батареи конденсаторов.

2. Электрический ток, его величина, направление, плотность тока. Удельная электрическая проводимость и удельное электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление, его зависимость от материала и геометрических размеров проводника, температуры.

Ток в электрической цепи

Электрический ток — это явление упорядоченного (направленного) переме­щения заряженных частиц в проводнике под действием электрического поля.

Электрический ток может сущест­вовать только в замкнутой электриче­ской цепи (ключ К замкнут — рис. 2.1).

Интенсивность направленного пе­ремещения электрических зарядов в замкнутой электрической цепи ха­рактеризует величину тока.

Обозначается величина постоян­ного тока буквой I, а переменного — i (мгновенное значение). Величина тока I определяется количест­вом электричества (зарядов) Q, проходящим через поперечное се­чение проводника в единицу времени t:

Измеряется ток в амперах, т. е.—

единица измерения тока.

Постоянным называется ток, величина и направление которого не изменяется с течением времени.

За направление тока в замкнутой электриче­ской цепи принимается направление от положи­тельной клеммы источника к его отрицатель­ной клемме по внешнему участку цепи (рис. 2.1).

В неразветвленной электрической цепи (рис. 2.1) ток на всех уча­стках (во всех сечениях) цепи имеет одинаковое значение,

Отношение величины тока в проводнике I к площади его попереч­ного сечения S характеризует плотность тока в этом проводнике. Обозначается плотность тока буквой J.

Единицей измерения плотности тока является ампер на квадратный метр