Тема: «Провідники в електричному полі. Електрична ємність. Конденсатори»

Знати: поняття провідника, ємності, властивості послідовного та паралельного з’єднання конденсаторів.

Уміти: розраховувати параметри електроємності конденсаторів

ü План теоретичного матеріалу.

1. Провідники в електричному полі.

2. Електрична ємність. Конденсатори.

3. З’єднання конденсаторів у батарею.

Теоретичний матеріал

Провідники в електричному полі. Електрична ємність. Конденсатори»

Характеристики конденсаторів

Ємність

Основною характеристикою конденсатора є його електрична ємність (точніше номінальна ємність), яка визначає накопичений заряд. Типові значення ємності конденсаторів складають від одиниць пікофарад до сотень мікрофарад. Але існують конденсатори з ємністю десятків фарад.

Ємність плоского конденсатора, яка складається з двох паралельних металічних пластин площиною S кожна, які розташовані на відстані d одна від одної, в системі СІ виражена формулою C = (ε·ε₀· S)/ d, де ε — відносна діелектрична проникність середовища, яке заповнює простір між пластинами. Ця формула справедлива лише при малих d.

Для отримання великий ємностей конденсатори з`єднують паралельно. Загальна ємність батареї паралельно з`єднаних конденсаторів дорівнює сумі ємностей всіх конденсаторів, які входять у батарею.

При послідовному з`єднанні конденсаторів заряди усіх конденсаторів однакові. Загальна ємність батареї послідовно з`єднаних конденсаторів дорівнює

Ця ємність завжди менша мінімальної ємності конденсатора, який входить в батарею. Але при послідовному з`єднананні зменшується загроза пробою конденсаторів, оскільки на кожний конденсатор надходить лише частина різниці потенціалів джерела напруги.

Питома ємність

Конденсатори також характеризуються питомою ємністю — відношення ємності до об`єму (або маси) конденсатора.

Номінальна напруга

Іншою не менш важливою характеристикою конденсаторів є номінальна напруга — значення напруги, яке позначається на конденсаторі, при якому він може працювати у заданих умовах під час строку служби із зберіганням параметрів у допустимих межах.

Номінальна напруга залежить від конструкції конденсатора і власитвостей застосованих матеріалів. При експлуатації напруга на конденсаторі не має перевищувати номінальної. Для більшості типів конденсаторів із збільшенням температури допустима напруга знижується.

Полярність

Більшість конденсаторів із оксидним діелектриком (електролітичні) мають уніполярну провідність, внаслідок чого їх експлуатація можлива тільки при позитивному потенціалі аноду.

Тангенс кута втрат

Втрати енергії в конденсаторі визначаються втратами у діелектрику та обкладках. При протіканні змінного струму через конденсатор, вектори напруги і струму зсунуті на кут π/2-δ (δ — кут діелектричних втрат). При відсутності втрат δ = 0. Тангенс кута втрат визначається відношенням активної потужності Р_a до реактивної Р_р при синусоїдній напрузі визначеної частоти. Величина, зворотна tg δ, називається добротністю конденсатора.