Carga eléctrica en una placa.

Algunos de los más utilizados. componentes electrónicos están condentes. Y en este artículo tenemos que averiguar qué consisten en cómo funcionan y qué

Primero consideremos dispositivo de construcciónY luego pasamos bien a sus principales tipos y características, así como a los procesos de carga / descarga. Como puedes ver, hoy tenemos que estudiar muchos momentos interesantes.

Por lo tanto, el condensador más simple es dos placas conductoras planas ubicadas en paralelo entre sí y separadas por una capa dieléctrica. Además, la distancia entre las placas debe ser mucho más pequeña que, de hecho, las dimensiones de las placas:

Tal dispositivo se llama condensador planoy platos - condensador recortado. Vale la pena aclarar que aquí consideramos el condensador ya cargado (el proceso de carga en sí está estudiando un poco más tarde), es decir, en las placas centradas en un cierto cargo. Además, el mayor interés es el caso cuando los cargos de las placas del condensador son las mismas por el módulo y están opuestas al signo (como en la figura).

Y dado que las placas se centraron en la carga, el campo eléctrico representado por las flechas en nuestro esquema surge entre ellos. Sin embargo, el campo de un condensador plano se concentra principalmente entre las placas, en el espacio circundante, también se produce un campo eléctrico, que se llama el campo de dispersión. Muy a menudo, su influencia en las tareas descuidadas, pero no vale la pena olvidarse de él 🙂

Para determinar la magnitud de este campo, considere otra imagen esquemática de un condensador plano:

Cada una de las placas condensadoras crea por separado un campo eléctrico:

La expresión para la intensidad de campo de una placa cargada uniformemente es la siguiente:

Aquí está la densidad de carga superficial :. A - Permeabilidad dieléctrica de un dieléctrico ubicado entre las placas del condensador. Dado que el área de las placas del condensador tenemos lo mismo, así como el valor de la carga, luego los módulos de tensión campo eléctricoson iguales entre sí:

Pero las direcciones de los vectores son diferentes, dentro del condensador vectorial se dirigen en una dirección, y afuera, a lo contrario. Por lo tanto, dentro de las placas, el campo resultante se determina de la siguiente manera:

¿Y cuál será la magnitud de la tensión fuera del condensador? Y todo es simple, a la izquierda y derecha de los campos de las placas de campo, compensan entre sí y la tensión resultante es 0 🙂

Procesos de carga y capacitores de descarga.

Tratamos con el dispositivo, ahora entenderemos qué sucederá si la fuente de CC está conectada al condensador. En principio circuitos electricos El condensador se indica de la siguiente manera:

Por lo tanto, hemos conectado las placas condensadoras a los polos de la fuente DC. ¿Lo que sucederá?

Electrones libres de la primera compilación. condensador Derecho al grupo positivo de la fuente, en relación con que surgirá la falta de partículas cargadas negativamente en la plateada y se cargará positivamente. Al mismo tiempo, los electrones del polo negativo de la fuente de corriente se moverán a la segunda cubierta del condensador, como resultado de lo cual surgirá el exceso de electrones en él, respectivamente, el Óblast se cargará negativamente. Por lo tanto, en las placas del condensador, se forman cargos de signos diferente (solo este caso, consideramos en la primera parte del artículo), lo que conduce a la aparición de un campo eléctrico, que creará entre las placas del condensador definidas. El proceso de carga continuará hasta que esta diferencia potencial se vuelva igual al voltaje de la fuente de corriente, después de eso, el proceso de carga terminará, y el movimiento de electrones por cadena se detendrá.

Cuando se desconecta la fuente, el condensador puede guardar cargos acumulados durante mucho tiempo. En consecuencia, el condensador cargado es una fuente de energía eléctrica, lo que significa que puede dar energía a la cadena exterior. Vamos a crear la cadena más sencilla, simplemente conectando las placas del condensador entre sí:

En este caso, la cadena comenzará a fluir. corriente de descarga del condensadorY los electrones comenzarán a moverse con un apego cargado negativamente a positivo. Como resultado, el voltaje en el condensador (la diferencia potencial entre las placas) comenzará a disminuir. Este proceso terminará en el momento en que los cargos de las placas de los condensadores se vuelvan iguales entre sí, respectivamente, el campo eléctrico entre las placas desaparecerá y la corriente detendrá el circuito. Así se produce la descarga del condensador, como resultado de lo cual da a la cadena externa toda la energía acumulada.

Como puedes ver, no hay nada complicado aquí.

Capacidad y energía del condensador.

La característica más importante es la capacitancia eléctrica del condensador: el valor físico, que se define como la relación de la carga del condensador de uno de los conductores a la diferencia potencial entre los conductores:

El contenedor varía en los farandios, pero el valor de 1 F es bastante grande, por lo que los condensadores se miden más a menudo en Micropraids (ICF), Nanoforades (NF) y Picofarades (PF).

Y como ya hemos llevado la fórmula para calcular la tensión, vamos a expresar el voltaje en el condensador de la siguiente manera:

Aquí tenemos la distancia entre las placas del condensador y la carga del condensador. Sustituamos esta fórmula en la expresión de la capacitancia del condensador:

Si el aire aparece como dieléctrico, entonces en todas las fórmulas puede sustituir

Para la energía almacenada del condensador, las siguientes expresiones son válidas:

Además de la capacitancia, los condensadores se caracterizan por otro parámetro, a saber, la magnitud del voltaje, que puede soportar su dieléctrico. Con valores de voltaje demasiado grandes, los electrones dieléctricos se separan de los átomos, y el dieléctrico comienza a llevar a cabo la corriente. Este fenómeno se llama avería de un condensador, y como resultado de los pliegues resulta que se cierra entre sí. En realidad, la característica que se usa a menudo cuando se trabaja con condensadores no es un voltaje de avería, pero el voltaje de operación es que existe un valor de voltaje en el que el condensador puede funcionar indefinidamente durante mucho tiempo, y la desglose no sucederá.

En general, revisamos hoy las propiedades básicas de los condensadores, su dispositivo y características, de modo que, en este momento, el artículo, y en el siguiente, discutiremos varias opciones para condensadores, ¡así que venga a nuestro sitio de nuevo!

Como saben, hay un campo eléctrico alrededor de los cuerpos cargados que tiene energía.

¿Es posible acumular cargos y energía de campo eléctrico? Un dispositivo que le permite acumular cargos es condensador (de lat. Condensare - condensación). El condensador plano más simple consta de dos placas metálicas idénticas: placas ubicadas en a corta distancia Entre sí y separados por una capa de dieléctrico, por ejemplo, aire (Fig. 83). El grosor del dieléctrico en comparación con el tamaño de las placas es pequeño.

Higo. 83. El condensador más simple y su designación en el esquema.

Demostraremos la capacidad de la capacidad del condensador para acumular cargos. Para esto, dos placas de metal se conectan a diferentes polos de la máquina del electrofore (Fig. 84). Las placas recibirán el mismo módulo, pero diferentes por el signo de los cargos. Habrá un campo eléctrico. El campo eléctrico del condensador está prácticamente enfocado entre las placas dentro del condensador.

Higo. 84. Cargando al condensador de la electrice.

Después de apagar los cargos de electróforo de los cargos en las placas y se guardarán el campo eléctrico entre ellos.

Si el apilamiento del condensador cargado es conectar el conductor, entonces el conductor pasará la corriente durante algún tiempo. Por lo tanto, el condensador cargado es una fuente de corriente.

Dependiendo del dieléctrico, los condensadores son varios tipos: con dieléctrico sólido, líquido y gaseoso. Se distinguen en la forma de los pliegues: plano, cilíndrico, esférico, etc. (Fig. 85).

Higo. 85. diferentes tipos condensadores

Las propiedades del condensador acumulan cargas eléctricas se caracteriza. electricidad, o tanque. Para entender de qué depende este valor físico, nos dirigimos a la experiencia.

Dos placas de metal, reforzadas con soportes aislantes paralelos entre sí, se conectan con un electrómetro. Una de las placas está conectada al electrómetro con una varilla, otro suelo, que se conecta con la carcasa del instrumento (Fig. 86, A). La bola eléctrica se toca por el lado exterior de la placa A, por lo que, por lo tanto, informar su cargo positivo + q. Bajo la acción del campo eléctrico, la placa y en la placa en la reasignación de cargos: los cargos negativos se ubicarán en el interior de la placa. Los electrones libres provendrán del suelo para neutralizar los cargos positivos en el exterior de las placas de V. Por lo tanto, en la placa en el valor igual a la carga negativa -Q.

Higo. 86. La dependencia de la capacidad del condensador desde el área, la distancia entre las placas, el dieléctrico entre las placas

La flecha del electrómetro se desviará de la posición cero. Con la ayuda de las mismas bolas cargadas, continuamos transferiendo el condensador de cargos consistentemente igual a las porciones. Notamos que con una carga creciente en 2, 3, 4 veces, respectivamente, 2, 3, 4 veces las indicaciones del electrómetro aumentarán, es decir, el voltaje entre las placas del condensador aumentará. Además, la proporción del cargo seguirá siendo permanente al voltaje:

El valor medido por la relación de carga de una de las placas del condensador al voltaje entre las placas se llama la capacidad de alimentación del condensador.

El consumo de energía del condensador es calculado por la fórmula:

La unidad (F) se acepta por unidad de capacidad en SI, el nombre se da en honor a la física inglesa de Michael Faraday. El consumo de energía del condensador es igual a uno si la carga de 1 CL es la tensión 1b que se produce.

1 F es una capacidad muy grande, por lo que en la práctica se utilizan el microfarad (ICF) y Picofaderad (PF).

1 μf \u003d 10 -6 F; 1 pf \u003d 10 -12 F.

Tire de cuál depende la capacitancia del cedertador. Para hacer esto, tome un condensador con placas que tienen un área grande (Fig. 86, B). Repetimos la experiencia. La proporción de carga a voltaje y en este caso sigue siendo permanente.

pero la proporción de carga a la tensión es ahora mayor que en la primera experiencia, es decir, C1\u003e S. Cuanto mayor sea el área de las placas, mayor será la capacidad del condensador..

Una vez más, haré la primera experiencia, pero ahora cambiaremos la distancia entre las placas (Fig. 86, C). Con una disminución de la distancia entre las placas, el voltaje entre ellos se reduce. Con una disminución en la distancia entre las placas condensadoras con la carga sin cambios de la capacidad del condensador aumenta.

Haremos otra experiencia. Instalamos las placas del condensador A y a cierta distancia entre sí. Placa y carga. Tenga en cuenta el testimonio del artículo electo cuando el aire se encuentra entre las placas. Coloque una hoja de plexiglás u otro dieléctrico (Fig. 86, G) entre las placas. Notamos que el voltaje entre las placas disminuirá. En consecuencia, la capacitancia del condensador depende de las propiedades del dieléctrico enviado.

Al hacer que aumenta una capacitancia dieléctrica del condensador..

El condensador, como cualquier cuerpo cargado, tiene energía. Compruébalo en la experiencia. Cargue a un condensador y conecte una bombilla. La bombilla llama brillantemente. Esto sugiere que el condensador cargado tiene energía. La energía del condensador se convierte en la energía interna del filamento de la lámpara y los cables. Para cargar al condensador, fue necesario trabajar en la separación de cargos positivos y negativos. De acuerdo con la ley de conservación de la energía, el trabajo perfecto A es igual a la energía del condensador E, es decir.

donde E es la energía del condensador.

El trabajo que hace el campo eléctrico del condensador, puede ser encontrado por la fórmula:

donde la USR es el valor promedio de voltaje.

Dado que en el proceso de descarga, el voltaje no permanece constante, es necesario encontrar el valor de voltaje promedio:

Usr \u003d u / 2; Entonces a \u003d qu cp \u003d qu / 2,
desde Q \u003d Cu, entonces A \u003d CU 2/2.

Por lo tanto, el poder del condensador con la capacitancia C será igual a:

Los condensadores pueden acumular energía durante mucho tiempo, y cuando se descargan, lo dan casi al instante. Las propiedades del condensador acumulan y proporcionan energía eléctrica rápidamente se usa ampliamente en electricidad y dispositivos electrónicos, en equipos médicos (maquinaria de rayos X, dispositivos de electroterapia), en la fabricación de dosímetros, fotografía aérea.

Preguntas

1. ¿Para qué son los condensadores?
2. ¿Qué caracteriza la electrostilencia del condensador?
3. ¿Qué se toma por unidad de electricidad en SI?
4. ¿Qué depende del poder del condensador?

Ejercicio 38.

1. Las placas de un condensador plano están conectadas a una fuente de voltaje en 220 V. La capacitancia del condensador es de 1.5 10 -4 μF. ¿Cuál será el cargo del condensador?
2. La carga del condensador del plano es de 2.7 10 -2 CL, su capacidad es de 0.01 μF. Encuentra el voltaje entre las placas del condensador.

La tarea

1. Usando Internet, encuentre cómo se organizó el primer condensador, Leiden Bank. Hazlo.
2. Prepare un discurso sobre la historia del condensador.

1. 250V. 2. 55V. 3. 10V. 4. 45V.

Pregunta 2.

¿Cuál es la categoría que surge en un tubo de gas a bajas presiones?

1. Arco. 2. Pequeño. 3. Sparkov. 4. Corona. 5. Plasma.

Pregunta 3.

¿Cuál es el nombre del proceso de emisión de electrones con un cátodo de metal calentado?

1. Electrólisis. 2. Disociación electrolítica.

3. Emisión termoelectrónica. 4. Ionización de impacto.

Pregunta 4.

Lo que es igual a la inducción de EMF en un conductor con una longitud de 2 m que se mueve en un campo magnético con

B \u003d 10 TL a una velocidad de 5 m / s a \u200b\u200blo largo de líneas de inducción magnética.

1. 0b. 2. 10 V. 3. 50 V. 4. 100 V.

Pregunta 6.

Para determinar la inductancia de la bobina, si la corriente eléctrica se pasa por la fuerza 5 a, el flujo magnético de 100 WB surge cerca de la bobina.

1. 4 GG. 2. 5 GN. 3. 20 GG. 4. 100 GN.

Pregunta 7.

¿Qué es igual a la energía? campo magnético Bobinas con L \u003d 200 MP a la fuerza de la corriente en él igual a 5A?

1. 0.025 J. 2. 0.25 J. 3.5 J. 4. 25 J.

Pregunta 9.

Cuando el marco gira en el campo magnético en sus extremos, se produce un EDC, cambiando con el tiempo por ley: E \u003d 10 Sin 8 t. ¿Cuál es el valor máximo del EDF, si todos los valores en la ecuación se dan en el sistema SI?

1. 4 V. 2. 5 V. 3. 8 V. 4. 10 V.

Pregunta 10.

El valor activo del voltaje en la parcela de cadena. corriente alterna Es 100 V. ¿Qué es aproximadamente igual al valor de voltaje de amplitud en esta área?

1. 100 V. 2. Aproximadamente 142 V. 3. 200 V. 4. Aproximadamente 284 V.

Pregunta 11.

El circuito oscilante está conectado a: Fuente de CA. ¿Con qué condición surge la resonancia en este circuito oscilatorio?

1. Si la frecuencia de la fuente de CA es menor que la frecuencia del propio

2. Si la frecuencia de la fuente de CA es igual a la frecuencia de las propias oscilaciones.

circuito oscilatorio.

3. Si la frecuencia de la fuente de CA es mayor que la frecuencia del propio

oscilaciones del circuito oscilante.

Pregunta 12.

¿Qué fenómeno físico se basa en el principio del transformador?

1. En la creación de un campo magnético en movimiento. cargas eléctricas.

2. En la creación de un campo eléctrico en movimiento cargas eléctricas.

3. En el fenómeno de la inducción electromagnética.

Pregunta 13.

¿Dónde se dirigirán las líneas de la intensidad del campo eléctrico vórtice mientras aumentan el campo magnético?

Pregunta 14.

Los vibradores de transmisión y recepción HERTZ son mutuamente perpendiculares. ¿Hay alguna oscilación en el vibrador receptor?

1. Muy fuerte. 2. Sí, pero débil. 3. No surgirá.

Pregunta 15.

¿Qué dispositivo en el receptor A. S. Popova sirve como un indicador sensible de ondas electromagnéticas?

1. Antena. 2. Coherer. 3. Electromagnet.

4. Conexión a tierra. 5. Bobina. 6. Batería de alimentación.

Pregunta 16.

¿Por qué la brecha de aire entre el anclaje y el inductor del generador se esfuerzan por hacer lo más rediseñas posible?

1. Para reducir el tamaño del generador.

2. Aumentar la dispersión del campo magnético.

3. Reducir la dispersión del campo magnético.

Pregunta 17.

¿Cuál de las emisiones enumeradas tiene la frecuencia más baja?

1. Rayos ultravioleta. 2. Rayos infrarrojos.

3. Luz visible. 4. ondas de radio.

Pregunta 19.

La radio detector recibe señales de una estación de radio que opera en la onda.

30 m. ¿Cuál es la frecuencia de las oscilaciones en el circuito oscilatorio de la radio?

1.10 ^ -7 Hz. 2.10 ^ 7 Hz. 3. 9 * 10 ^ 9 Hz.

Pregunta 20.

¿Qué ondas de radio dan la comunicación de radio más confiable con suficiente potencia de la estación de radio de transmisión?

1. ondas largas. 2. ondas medianas. 3. Olas de maíz. 4. ondas ultrasortadas.

1. A través del conductor durante 10 minutos aproximadamente de la carga de 3000 células de flujos de electricidad. Determinar la corriente en el explorador.

2. Determine la resistencia de la corriente en el circuito en el voltaje 127 V, si la resistencia a la cadena es de 24 ohms.

3. Diseña el esquema cadena eléctricaConsta de una fuente de corriente conectada secuencial, lámparas incandescentes, dos resistencias y una llave. ¿Cómo habilitar un voltímetro en esta cadena para medir el voltaje en la lámpara?

4. Determine el voltaje en los extremos del conductor, cuya resistencia específica es de 0,1 ohm * mm2 (en un cuadrado) / m, si es de longitud 3 m, sección transversal 0.05 mm2 (en un cuadrado) y la corriente de la corriente en ella 0.5 A. en

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