Изчисление на капацитет

Капацитетът на кондензатора С има способността да приема (натрупват и задържане) количеството електричество Q в ампер-секунди, или Q на заряд в кулони. Ако доклад всеки орган, като например топка, електрически заряд (електрически количество) Q, на електроскоп свързан между това тяло и земята, показват напрежение U (фиг. 1). Това напрежение е пропорционално на таксата, а също така зависи от формата и размерите на тялото.

Връзката между Q на зареждане и напрежението U е дадено от Q = C # 8729; U.

Константата на пропорционалност се нарича капацитет C на тялото. Ако тялото има сферична форма, капацитет на тялото е пропорционален на радиуса R на топката.

измерване на капацитет единица е фарад (F).

Контейнерът 1 има тяло F при зареждане на 1 до между навивките и земята напрежение от 1 V. Фарад - много голям мерни единици, и следователно, на практика се използват по-малки единици: microfarad (UF), nanofarads (NF) и picofarads (PF) ,

Тези единици са свързани със следните отношения: F = 1 10 ^ 6 microfarads; 1 F = 10 ^ 6 PF; 1 NF ^ 3 = 10 PF.

Капацитетът на топката с радиус 1 cm е 1.1 PF.

Натрупването на зареждане може да бъде изолирана не само тялото, но и специално устройство, наречено кондензатор. А кондензатор се състои от две или повече плочи (електроди), разделени от диелектрик (изолация).

Фиг. 2 показва схема на източник на постоянен ток, включени в кондензатор. Когато са активирани, дясната плоча на кондензатор, образуван от положителен заряд + Q, а отрицателен заряд -Q лявата плоча. По време на зареждане на кондензатор текущата потоци чрез верига, която се прекратява след края на заряда; след това напрежението в кондензатор е равно на напр. г. а. източник U. Зареждането на кондензатор плочи, напрежението и капацитет са свързани с Q = C # 8729; U. В диелектрична кондензатор по този начин се образува електростатично поле.

Кондензаторът с диелектрик на въздух може да бъде изчислена по формулата C = S / (4 # 8729; π # 8729; г) # 8729; 1.11 PF, където S - площ на един електрод в cm2; г - разстоянието между електродите в см; С - капацитет, PF.

Капацитетът се състои от п плочи е равна на (Фигура 3).: С = (п-1), # 8729; S / (4 # 8729; π # 8729; г) # 8729; 1.11 PF.

Ако пространството между плочите е изпълнен с друг диелектрик - като хартия, капацитет ще се увеличи # 949; време. При прилагането на увеличението на хартия изолация капацитет от 3 пъти, и слюда изолацията - в 5-8 пъти, с чашата - 7 пъти и така нататък размер .. # 949; Той нарича проницаемост на диелектрика.

Общата формула за определяне на капацитет на кондензатор с диелектрична константа # 949; (Епсилон) има формата: C = # 949; # 8729; S / (4 # 8729; π # 8729; г) # 8729; 1.11 PF.

Тази формула е удобен за изчисления на малки променливи кондензатори за радиостанции. Тази формула може да бъде представена както следва: С = (# 949; _0 # 8729, # 949, # 8729; S) / г, където # 949; _0 - диелектрична константа, или диелектрична проницаемост, вакуум (# 949; _0 = 8859 # 8729; 10 ^ (- 12) F / т); # 949; - проницаемост на диелектрика.

В тази формула са заместени размери в метри и капацитет в farads получен.

1. Какъв е капацитетът на планетата Земя, с радиус R = 6378 km?

Тъй като капацитетът на топката с радиус 1 cm е 1.11 PF, капацитет земята е: С = 637,8 # 8729; 10 6 # 8729; 1.11 = 707.95 # 8729; 10 * 6 = 708 PF UF. (Капацитетът на света, равна на най-голямата планета, е относително малък. Такъв капацитет са малки по размер електролитни кондензатори).

2. Определяне на капацитет на кондензатор, състоящ се от две пластини, всяка от които има S = 120 см 2 площ.

Плаките се разделят чрез дебелина въздушен слой г = 0,5 см, C = S / (4 # 8729; π # 8729; г) # 8729; 1.11 = (120 # 8729; 1,11) / (4 # 8729; π # 8729; 0,5) = 21.20 PF.

3. Определяне на капацитет на кондензатор с данните, посочени в предишния пример, ако пространството между плочите е запълнена с восъчна хартия диелектрична # 949 = 4, стъкло (# 949 = 7), електрически картон (# 949 = 2), слюда (# 949 = 8).

Кондензатор с восъчна хартия има капацитет С = # 949; # 8729; (S # 8729; 1,11) / (4 # 8729; π # 8729; г) = 4 # 8729; 21.2 = 84.8 PF.

капацитет със стъкло # 7 С = 8,729; 21.2 = 148.4 PF.

Кондензаторът с картон С = 2 # 8729; 21.2 = 42.3 PF.

капацитет с слюда С = 8 # 8729; 21.2 = 169.6 PF.

4. Какво е капацитетът на въздушния ротационен кондензатор за радио, състояща се от плочи 20 20 cm2, ако разстоянието между плочите на 0.06 см (фиг. 149)?

Кондензаторът е показано на фиг. 3, се състои от отделен елементарен кондензатор с два електрода, чийто брой е равен на п-1.

5. хартия кондензатор C = 2 microfarads състои от две фолийни ленти С и две диелектрични ленти от восъчна хартия Р с диелектрична # 949 = 6. Восъчна дебелина на хартията г = 0,1 mm. В сгънато лента се навива от фолио електроди заключения. Определяне на дължината на фолио кондензатор лента, ако ширина 4 см (фиг. 4).

Дължината на всяка лента L = 37680/4 = 9420 cm = 94.2 m.