Напрегнатостта на електрическото поле, електростатична индукция, капацитет и кондензатори

Концепцията на електричното поле

Известно е, че в пространството около електрическите заряди, Закона за електрическо поле сили. Многобройни експерименти върху заредените тела напълно потвърждават това. Пространството около всеки зарежда тялото, е електрическо поле, където електрически сили действат.

Посоката на силовото поле се нарича линиите на електричното поле на сила. Ето защо, обикновено се счита, че електрическото поле има набор от електропроводи.

Силови линии имат определени свойства:

Мощност линия е винаги на положително заредена тяло и навлизат в организма, с отрицателен заряд;

те отиват във всички посоки, перпендикулярно на повърхността на тялото зарежда и перпендикулярно на принадлежат към него;

силови линии на две подобно заредените тела, сякаш отблъснати от друг и противоположно заредени - привличане.

Електрически силови линии са винаги отворени, така че те прекратяват по повърхността заредена, тел. Електрически заредени тела взаимодействат помежду си противоположно натоварен привличане и отблъскване, като изисква.

Силата на привличане или отблъскване, зависи от големината на такси органи, а разстоянието между тях.

Ако пространството между органите не ще бъде въздух, както и някои други диелектрик, т. Е. Non-проводник на електричество, силата на взаимодействие между две тела намалява.

Количество, която характеризира свойствата на диелектрика, и показва колко пъти силата на взаимодействието между таксите, ще се увеличи, ако диелектрика се заменя с въздух, наречен относителната проницаемост на диелектрика.

Диелектрична константа е: въздух и газове - 1; за ебонит - 2 - 4; слюда за 5-8; Масло 2-5; Хартия 2 - 2.5; Парафин - 2 - 2.6.

Фиг. 1 електростатично поле между две заредени тела: а - Тал такси на една и съща, B - тялото противоположно натоварен

Ако проводим тялото сферична форма, изолирана от околната обекти, докладва отрицателен електрически заряд, т. Е. Създаване в него излишък на електрони, този заряд е равномерно разпределени по повърхността на тялото. Това се случва, защото електроните, бутане един от друг, са склонни да въведете повърхността на тялото.

Байтове поставени незареден тяло, също се изолира от околната среда, поле тяло B А. След това се появяват телесна повърхност електрически такси, и на страната, на тялото, образувани такса обратна на заряд на тяло (положителни), и от друга страна - таксува озаглавена тяло с такса от един (отрицателно). Електрически заряди, които се разпространяват по този начин да остане на повърхността на тялото Б толкова дълго, колкото тя се съхранява в областта на тялото А. Ако тялото B съставен от полето или премахване на тялото А, електрическия заряд на повърхността на тялото Б се неутрализира. Такъв метод се нарича разстояние електрифициране чрез индукция или електростатичен влияние чрез електрифициране.

Фиг. 2 феномен на електростатична индукция

Очевидно е, че такава електрифицирана състояние на тялото е стимулирана и подкрепяна единствено от електрическото поле сила, генерирана тяло А.

Ако направите едно и също нещо, когато тялото А е положително заредена, свободните електрони от ръката на човека прилив на тяло В, неутрализират своя положителен заряд и Б, тялото ще бъде отрицателно заредени.

Колкото по-висока степента на електрифицирането на орган, т. Е. висока капацитет, може да наелектризира чрез електростатично индуциране на по-голяма сграда тяло Б.

По този начин, ние заключихме, че явлението електростатична индукция прави възможно при определени условия да се съхраняват ток по повърхността на проводящите органи.

Всеки орган може да се зарежда до определен лимит, който е до известна потенциал ..; увеличаване на капацитета над границата води освобождаване тяло в околната атмосфера. Различни организации се нуждаят от различни количества електроенергия, за да ги доведе до същия потенциал. С други думи, различни тяло съдържа различен количество електроенергия, т.е.. Д. има различен капацитет (или капацитет).

Електрически капацитет се нарича способността на тялото да държат определено количество електроенергия, като същевременно се подобрява качеството му до определена стойност. Колкото по-голям повърхността на тялото, по-голямата електрическия заряд може да побере този орган.

Ако тялото има сферична форма, капацитетът му е в пряка зависимост от радиуса на топката. Капацитет се измерва Фарадей.

Фарад - капацитета на тялото, които са получили заплащане на електроенергия в медальон, увеличава капацитета си за един волт. 1 фарад = 1 милион microfarads.

Електрически капацитет. т. д. органи собственост провеждане натрупват електрически заряд, тя се използва широко в областта на електротехниката. Тя се основава на този имот на електрически кондензатори устройство.

А кондензатор се състои от две метални плочи (електроди), изолирани една от друга чрез слой от въздух или друг изолатор (слюда, хартия, и така нататък. D.).

Ако една от плочите, за да отчетат положителен заряд, а другата - .. е отрицателна, т.е. тяхното противоположно натоварен, плочи за зареждане са взаимно привлечени ще се проведе на плочите. Това ви позволява да се съсредоточи върху плочите много по-голямо количество електроенергия, отколкото ако я заредите на разстояние един от друг.

Ето защо, кондензатор може да служи като средство за да се запасите на чиниите си значително количество електроенергия. С други думи, това кондензатор за съхранение на електрическа енергия.

Кондензаторът е:

С = е S / 4 π л

където С - капацитет; д - диелектрична проницаемост; S - площ на една плоча в cm2. π - постоянно число, равно на 3,14; L - разстояние между плочите в см.

От тази формула може да се види, че с увеличаване на площта на плаките се увеличава капацитет, и като разстоянието между тях се намалява.

Нека обясним тези отношения. Колкото по-голяма площ на плаките, толкова по-голямо количество електроенергия, те могат да се настанят, а оттам и на капацитет на кондензатор ще бъде по-голяма.

Тъй като разстоянието се увеличава взаимното влияние между плочите (индукция) между техните такси, което дава възможност да се фокусира върху увеличаване на количеството на електроенергията плочи и следователно увеличаване на капацитета.

По този начин, ако искаме да се получи супер кондензатор, че трябва да вземем чиния с голяма площ и е изолирана с тънък диелектричен слой.

Формулата също показва, че увеличаване на диелектрична константа на диелектричната капацитет на кондензатор увеличава.

Следователно, кондензатори са равни на техните геометрични размери, но съдържащи различни диелектрици имат различен капацитет.

Ако, например, да кондензатор с въздух диелектрична проницаемост на които е равна на едно, и се поставя между плочите от слюда с диелектрична константа от 5, капацитет ще се увеличи с 5 пъти.

Ето защо за по-големи мощности като диелектрици използвани материали като слюда хартия, импрегнирана с парафин и др. Диелектрична константа на което е значително по-голяма от тази на въздуха.

Съответно, следните видове кондензатори: въздух, твърд диелектрик и течен диелектрик.

Зареждане и разреждане на кондензатор. пристрастия ток

Switched кондензатор съединение в постоянен капацитет. Когато контактът за включване на кондензатор ще бъдат включени в схемата на батерията. Стрелка милиамперметър в момента, когато кондензатор във веригата ще се деформира и след това до нула.

Кондензаторът на линка по-DC

Следователно верига преминава електрически ток в определена посока. Ако сега се премине към постави на контакт б (т. Е. Затворете плоча), стрелката милиамперметър отби в обратна посока и отново става нула. Вследствие на веригата също премина ток, но от друга посока. Нека разгледаме този феномен.

Когато кондензатор е свързан към акумулатора, че е заредена, т.е.. Е. му електрод получава един положителен и други отрицателни заряди. Обвинението продължи толкова дълго, колкото потенциалната разлика между плочите на кондензатор става равно на напрежението на акумулатора. Милиамперметъра свързан последователно във веригата, такса ток на кондензатора е показан, който спря веднага след като заредени кондензатори.

Когато кондензатор е изключен от батерията, той е обвинен, както и потенциалната разлика между неговите плочи е равно на напрежението на акумулатора.

Въпреки това, след като сме затворени кондензатор, тя започва да се освободи, и токът разряд е преминал през веригата, но в обратна посока на тока на зареждане. Това продължава, докато изчезна до потенциална разлика между електродите, т.е.. Е. Докато кондензатор не се изхвърля.

Ето защо, ако кондензатор включен в DC веригата, настоящите потоци във веригата само когато зарядът на кондензатор, и няма да бъде допълнително ток във веригата, тъй като веригата е счупен на кондензатор диелектрик.

Поради това, те казват, че "кондензатор не минава DC".

Количеството на ток (Q), които могат да бъдат насочени към кондензатор плочи, си капацитет (С) и стойността подава към напрежението на кондензатора (U) са свързани по следната зависимост: Q = CU.

Тази формула показва, че по-голям капацитет, по-голям е размерът на електричество можете да се съсредоточите върху него, без да вдига много стрес върху неговите плочи.

Увеличаване на напрежението при постоянна капацитет също се увеличава количеството електроенергия, отглеждане кондензатор. Въпреки това, ако плочите на кондензатора, за да донесе много стрес, кондензатор може да бъде "счупен", т.е.. Д. Под влияние на това напрежение изолатор в някакъв момент да се разтвори и ще премине ток през себе си. По този начин кондензатор престава да действа. За да се избегне повреда на кондензатор, те посочват допустимото работно напрежение.

Феноменът на диелектричната поляризация

Нека сега да видим какво ще стане в диелектрик зареждане и разреждане на кондензатор и защо диелектрична константа на диелектрика зависи от стойността капацитет?

Отговорът на този въпрос ни дава електронната теория на структурата на материята.

В диелектрик, както във всяка затвора, няма свободни електрони. Атомите на диелектрични електрони силно свързан към ядрото, така че напрежението, приложено към кондензатор плочи, не предизвиква неговите диелектрични електрони насочени движение, т.е.. Е. Един електрически ток, както се случва в проводниците.

Въпреки това, под действието на електрическо поле, създадено от заредени пластини, електроните се въртят около ядрата на атома, изместен към положително заредена плоча на кондензатор. Atom в същото време, тъй като е изтеглен в посока на линиите на полето. Такова състояние се нарича диелектричен-поляризирана атома и явлението - диелектрик поляризация.

При изпълнение кондензатор диелектрик поляризирана състояние е нарушена, т. Е. предизвикано поляризация на електрони изчезва изместени спрямо сърцевината, атоми и дойде до нормалната си неполяризирана състояние. Наличието на изолатора между поле отслабва кондензатор плочи.

Различни диелектрици под влиянието на една и съща електрическото поле поляризира в различна степен. Най-лесно е поляризиран диелектрик, толкова повече отслабва терена. Поляризация на въздуха, например, води до по-малък отслабване на полето, отколкото всеки друг диелектрик поляризация.

Но отслабване на полето между кондензатор плочи им позволява да се концентрира върху увеличаване на количеството електричество Q в същото напрежение U, което от своя страна води до увеличаване на капацитета, защото C = Q / U.

Така че ние стигнахме до извода - по-голямата диелектрична константа на диелектрика, кондензатор има по-голям капацитет, съдържащи в състава си диелектрик.

Отместване електрони в диелектрични атоми, като казахме, електрически напрегнатостта на полето в диелектрика формоване, на първо поле за действие, електрически ток, наречен ток изместване. По този начин тя се нарича, защото за разлика от проводимост ток в метални проводници, само на тока е създадена от изместване електрони, които се движат в рамките на своите атома.

Наличието на това компенсиране на текущата причинява кондензатор е свързан с източник на захранване, тя се превръща в проводник.