Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014

Конспект
лекций
90 
ружающей
диэлектрической
среды
, 
она
измеряется
в
фарадах
(1
Ф
=1
Кл
/1
В
).
Используя
соотношение
(6.10) 
получим
выражение
для
элек
-
троемкости
шара
: 
С
= 
q
R
4
q
0



= 4

0

R
 
. 
(6.15)
 
Емкость
уединенного
проводника
1
Ф
– 
нереальная
величина
, 
такой
емкостью
обладает
проводящий
шар
радиусом
около
9 
миллио
-
нов
километров
. 
На
практике
обычно
используют
: 1
мкФ
=10
-6
Ф
, 
1
пФ
=10
-12
Ф
. 
Из
соотношения
(6.15) 
следует
, 
что

0
измеряется
в
Ф
/
м
. 
Существуют
устройства
, 
способные
накапливать
(
конденси
-
ровать
) 
большие
заряды
, 
они
представляют
собой
систему
двух
близ
-
ко
расположенных
проводников
, 
разделенных
диэлектриком
. 
Эти
устройства
называют
конденсаторами
. 
Проводящие
поверхности
конденсатора
(
обкладки
) 
бывают
плоскими
(
две
близко
расположен
-
ных
пластины
), 
а
также
могут
иметь
форму
коаксиальных
цилиндри
-
ческих
поверхностей
или
концентрических
сфер
. 
На
обкладках
заряженного
плоского
конденсатора
сосредото
-
чены
равные
по
модулю
и
противоположные
по
знаку
заряды
, 
одно
-
родное
электрическое
поле
находится
внутри
конденсатора
. 
Электроемкостью
конденсатора
С
называют
отношение
со
-
общенного
обкладкам
конденсатора
заряда
q 
к
возникающей
на
них
в
результате
этого
разности
потенциалов
 
(

1 
– 

2
): 
С
= 
U
q
q
2
1




, 
(6.16) 
где
U – 
сокращенное
обозначение
разности
потенциалов
. 
Электроемкость
плоского
конденсатора
зависит
от
его
размеров
: 
С
= 
d
S
0


, 
(6.17) 
где
S – 
площадь
обкладки
, d – 
зазор
между
обкладками
. 
Электрическое
поле
обладает
энергией
и
можно
показать
, 
что
в
диэлектрике
с
проницаемостью

плотность
энергии
электрического

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
91
поля
(
т
.
е
. 
энергии
поля
, 
приходящейся
на
единичный
объем
про
-
странства
) 
определяется
выражением

= 
2
Е
2
0

. 
(6.18) 
Умножив

на
объем
конденсатора
можно
в
конечном
итоге
получить
формулы
, 
определяющие
энергию
заряженного
конденсато
-
ра
W
к
= 
2
CU
2
qU
2C
q
2
2


. 
(6.19) 
Соединение
 
конденсаторов
 
в
 
батареи
1. 
Параллельное
 
соединение
 
конденсаторов
.
При
параллель
-
ном
соединении
конденсаторов
(
рис
. 6.5), 
когда
положительно
заря
-
женные
обкладки
объединяются
в
одну
группу
, 
а
отрицательно
заря
-
женные
– 
в
другую
, 
разность
потенциалов
между
обкладками
на
каж
-
дом
конденсаторе
одинакова
 
(

1 
– 

2
) = U. 
Общий
заряд
конденсаторов
опре
-
деляется
как
q= q
1
+q
2
+...+q
n
= (C
1
+C
2
+...+C
n
)

U . (6.20)
 
Отсюда
с
учетом
(6.16) 
получим
выражение
для
расчета
емкости
батареи
параллельно
соединенных
конденсаторов
: 
С
= 
U
q
= C
1
+C
2
+...+C
n
.
(6.21) 
2. 
Последовательное
 
соединение
 
конденсаторов
. 
При
последовательном
соеди
-
нении
(
рис
. 6.6) 
конденсаторы
соединяются
разноименно
за
-
ряженными
пластинами
. 
В
этом
случае
заряды
на
всех
обкладках
равны
по
модулю
, 
суммарный
заряд
соединенных
обкладок
равен
нулю
. 
Заряды
же
конденсаторов
равны
:
q
1
=q
2
=...=q
n
=q .
(6.22) 
Разность
потенциалов
между
крайними
обкладками
равна
: 
 
 

1
 
 
 
 
 
 
С
1
С
2
...
С
n
 
 
 
 
 
 

2
 
 
 
 
 
 
Рис
. 6.5.
 
C
1
C
2
C
n
 
 
 
...

 

1 
+
 
– + – 
 
+
 
–

2
 
 
q q q 
Рис
. 6.6.
 

Конспект
лекций
92 
(

1 
– 

2
) = U = U
1
+U
2
+...+U
n
= q 









n
2
1
С
1
...
С
1
С
1
. (6.23) 
Емкость
батареи
конденсаторов
с
учетом
(6.22 
и
6.23) 
опреде
-
ляется
как
С
= 
U
q
=
1
n
2
1
С
1
...
С
1
С
1










,
(6.24) 
в
результате
имеем
n
2
1
С
1
...
С
1
С
1
С
1




. 
(6.25) 
6.5. 
Глоссарий
 
Диполь
электрический
– 
совокупность
двух
равных
по
модулю
раз
-
ноименных
точечных
зарядов
, 
находящих
-
ся
на
некотором
(
обычно
небольшом
) 
рас
-
стоянии
друг
от
друга
. 
Диэлектрическая
проницаемость
среды
– 
величина

, 
характеризующая
поляриза
-
цию
диэлектрика
под
действием
электри
-
ческого
поля
; 
в
законе
Кулона
показывает
во
сколько
раз
сила
взаимодействия
двух
свободных
зарядов
в
диэлектрике
меньше
, 
чем
в
вакууме
. 
Заряд
электрический
– 
материальный
источник
электромагнитно
-
го
поля
; 
внутренняя
скалярная
характери
-
стика
элементарных
частиц
, 
определяю
-
щая
их
электромагнитное
взаимодействие
.
Конденсатор
– 
система
двух
близко
расположенных
заря
-
женных
проводников
, 
помещенных
в
ваку
-
ум
или
диэлектрик
. 
Кулона
закон
– 
сила
взаимодействия
между
двумя
точеч
-
ными
неподвижными
зарядами
пропор
-
циональна
произведению
этих
зарядов
, 
обратно
пропорциональна
квадрату
рас
-

В
.
А
. 
Никитенко
, 
А
.
П
. 
Прунцев
93
стояния
между
ними
и
направлена
вдоль
прямой
, 
соединяющей
эти
заряды
. 
Напряженность
электрического
поля
– 
векторная
величина
, 
равная
силе
, 
дейст
-
вующей
на
единичный
положительный
то
-
чечный
заряд
, 
помещенный
в
данную
точку
электрического
поля
, 
и
направленная
в
сто
-
рону
действия
силы
. 
Потенциал
электростатического
поля
– 
скалярная
величина
, 
численно
равная
по
-
тенциальной
энергии
, 
которой
обладает
в
данной
точке
поля
единичный
положи
-
тельный
точечный
заряд
. 
Силовая
линия
электрического
поля
(
линия
напряженности
)
– 
линия
, 
касательная
к
которой
в
каждой
точ
-
ке
пространства
совпадает
по
направлению
с
вектором
напряженности
электрического
поля
. 
Сохранения
электрического
заряда
закон
– 
в
электрически
изолированной
системе
алгебраическая
сумма
электрических
заря
-
дов
всегда
постоянна
. 
Суперпозиции
принцип
– 
напряженность
электрического
поля
, 
соз
-
данного
совокупностью
электрических
зарядов
, 
равна
векторной
сумме
напря
-
женностей
полей
, 
созданных
в
данной
точ
-
ке
поля
всеми
зарядами
в
отдельности
. 
Электрическое
поле
– 
частная
форма
проявления
электромагнит
-
ного
поля
, 
определяющая
действие
на
электрический
заряд
силы
поля
, 
не
зави
-
сящей
от
скорости
движения
заряда
. 
Электрическая
постоянная
– 
физическая
постоянная

0
, 
входящая
в
уравнения
законов
электрического
поля
(
например
, 
в
закон
Кулона
). 
Электроемкость
уединенного
проводника
– 
физическая
величина
, 
равная
отношению
заряда
проводника
к
его
потенциалу
. 

жүктеу/скачать 1,26 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: