Электростатика
Конденсаторлар. Жазық, сфералық және цилиндр тәріздес конденсаторлар. Кондесаторлардың өзара байланысы
жүктеу/скачать 9,11 Mb.
|
Электр и магнетизм Лекция (2)
| Конденсаторлар. Жазық, сфералық және цилиндр тәріздес конденсаторлар. Кондесаторлардың өзара байланысы. Оқшауланған өткізгіштердің сыйымдылығы аз болады. практикада өткізгіштерді өзін қоршаған денелермен салыстырғанда шамалы потенциалы бола тұрып шамасы едәуір зарядтарды жинақтайтын қондырғылар қажет болады. Осындай қондырғыларды конденсаторлар деп атайды. Зарядталған өткізгіш туғызатын өрістің әсерінен оған жақындатылған денеде индукцияланған немесе байланысқан зарядтар пайда болады. Зарядталған өткізгішке кез келген денені жақындатқанда өткізгіш потенциалы абсолют шамасы бойынша азаяды, сөйтіп өткізгіштің сыйымдылығы артады.
Конденсаторларды бір-біріне жақын орналасқан өткізгіштер түрінде жасайды. Конденсатор құрайтын өткізгіштерді оның астарлары деп атайды, олардың арасын диэлектрикпен толтырады. Сыртқы денелер конденсатордың сыйымдылығына әсер етпеуі үшін астарларына ондағы жинақталған зарядтар бір-біріне қатысты орналасатындай, жинақталған зарядтар туғызатын өріс толығымен конденсатордың ішінде шоғырланатындай пішін беруге болады. Сондықтан да бір-біріне жақын орналасқан екі жазық пластина, екі коаксиалды цилиндр және екі концентрлі сфера сияқты конденсаторлар түрі практикада жиі қолданылады. Электр өрісі конденсатордың ішіне шоғырланғандықтан, электрлік ығысудың сызықтары бір астардан басталып екіншісінде аяқталады және астарларда пайда болатын еркін зарядтардың шамасы бірдей де, таңбалары қарама-қарсы болады. Сонымен, конденсаторлардың сыйымдылығы деп конденсаторлар астарларында жинақталған зарядқа пропорционал және олардың арасындағы потенциялдар айырымына кері пропорционал физикалық шаманы айтамыз: (5) Астарларының ауданы , ондағы зарядтың шамасы болатын жазық конденсатордың сыйымдылығын анықтау үшін, алдымен астарлардың арасындағы өріс кернеулігін жазайық: мұндағы және пластиналар арасында диэлектрик бар делік. Ал астарлардың арасындағы потенциялдар айырымы: Сөйтіп жазық конденсатордың сыйымдылығы (5) өрнекке сәйкес: (6) мұндағы - астарлардың ара қашықтығы, - астарлардың арасын толтыратын ортаның диэлектрлік өтімділігі. Енді цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығын табу үшін астарлардың өріс кернеулігін жазайық: және потенциялдар айырымы (ескеріп) екенін ескеріп және олардың мәндерін (5) өрнекке қойып, цилиндрлік конденсатордың сыйымдылығын табамыз: (7) Сфералық конденсатордың астарларының арасындағы өріс кернеулігі: және потенциалдар айырымы екенін ескеріп және олардың мәндерін (5) өрнекке қойып, сфералық конденсатордың сыйымдылығын табамыз: (8) Конденсаторлар сыйымдылықтан басқа шекті кернеумен сипатталады, яғни бұл оның тесіліп кету қаупін тудырмайтын конденсатордың астарларына берілуге тиісті кернеу болып табылады. Егер бұл кернеуді жоғарылатсақ, астарлардың арасынан ұшқын шығады, сөйтіп диэлектрик бүлінеді де конденсаторлар істен шығады. Олай болса, астарлардың шыдамдылығы астарлардың пішініне, қалыңдығына және диэлектриктің қасиетіне байланысты. Конденсатордың сыйымдылығын көбейтуге және жұмысшы кернеудің мүмкін болатын мәндерін арттыруға болады, бұл мәселені шешу үшін конденсаторды батереяларға қосу керек. 1. Конденсаторды (1-сурет) параллель қосқанда олардың астарларының потенциалдары де, сыйымдылықтары зарядтары болады. Жеке конденсатордың астарлары үшін зарядтардың шамалары: яғни кез келген 2 пластинаның арасындағы потенциалдар айырымы тұрақты болады. Конденсатор батареяларындағы заряд: Барлық батареялардың толық сыйымдылығы: (9) Сөйтіп, параллель қосқанда конденсатордың сыйымдылықтары қосылады . 2. Енді конденсаторларды тізбектей қосайық (2-сурет). Тізбектей қосылған конденсаторлардың астарларындағы зарядтардың шамалары бірдей, бірақ потенциалдар айырымы мен сыйымдылықтары әр түрлі. Олай болса потенциялдар айырымы Барлық батарея үшін потенциалдар айырымы немесе 1-сурет 2-сурет (10) Сонымен тізбектей қосқанда конденсаторлардың сыйымдылықтарының кері шамалары қосылады. жүктеу/скачать 9,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|