§ 23. Конденсаторы. Электроёмкость конденсатора. Электроёмкость плоского конденсатора

Во многих электротехнических и радиотехнических приборах используют устройства, способные при малых размерах накапливать значительные разноимённые электрические заряды и связанную с ними электрическую энергию. Какие это устройства и от чего зависят накопленные ими заряды и запасённая энергия?

Рис.
Рис. 119

Конденсаторы. Для накапливания значительных разноимённых зарядов используют устройство, называемое конденсатором (от лат. сondensator, буквально — тот, кто уплотняет, сгущает). Простейший конденсатор – система, состоящая из двух проводников, разделённых слоем диэлектрика, толщина d которого мала по сравнению с размерами проводников (рис. 119). Проводники, образующие конденсатор, называют его обкладками. На обкладках конденсатора накапливаются противоположные по знаку электрические заряды, модули которых равны. Процесс накапливания зарядов на обкладках называют зарядкой конденсатора, а процесс нейтрализации зарядов при соединении обкладок конденсатора проводником — разрядкой конденсатора. Модуль заряда, находящегося на одной из обкладок конденсатора, называют зарядом конденсатора.

Материал повышенного уровня

Чтобы на электроёмкость конденсатора не оказывали влияние окружающие тела, его обкладкам придают такую форму, при которой поле, создаваемое разноимёнными зарядами обкладок, оказывается сосредоточенным между ними. Этому условию идеально удовлетворяют две концентрические сферы (сферический конденсатор) (рис. 119.1, а), почти идеально — два коаксиальных цилиндра, ширина зазора между которыми существенно меньше их длины (цилиндрический конденсатор) (рис. 119.1, б), и две близко расположенные пластины, размеры которых существенно превышают ширину зазора между ними (плоский конденсатор) (рис. 119.1, в).

Рис.
Рис. 119.1

Из истории физики

В 1745—1746 гг. немецкий физик Эвальд фон Клейст (1700—1748) и нидерландский физик Питер ван Мушенбрук (1692—1761) независимо друг от друга изобрели первый конденсатор — лейденскую банку. Изобретение конденсатора способствовало изучению электрических явлений, так как позволило накапливать большие электрические заряды.

Интересно знать

Рис.
Рис. 120

Широко распространённый тип конденсаторов представляют собой две ленты металлической фольги, разделённые тонкой парафинированной бумагой, полистиролом, слюдой или другим диэлектриком, которые свёрнуты в тугой рулон и запаяны (рис. 120). Используют и так называемые воздушные конденсаторы, в которых изолирующим слоем, отделяющим проводники, является воздух.