§ 23. Кандэнсатары. Электраёмістасць кандэнсатара. Электраёмістасць плоскага кандэнсатара
Электраёмістасць плоскага кандэнсатара. Калі абкладкамі кандэнсатара з’яўляюцца дзве аднолькавыя паралельныя адна адной пласціны, то кандэнсатар называюць плоскім. Электрастатычнае поле зараджанага плоскага кандэнсатара ў асноўным засяроджана паміж яго абкладкамі і з’яўляецца практычна аднародным. Паблізу краёў пласцін аднароднасць поля парушаецца, аднак гэта часта не прымаюць пад увагу, калі адлегласць паміж пласцінамі значна меншая за іх памеры (мал. 121).
Каб вызначыць, ад чаго залежыць электраёмістасць плоскага кандэнсатара, правядзём некалькі доследаў. У якасці абкладак кандэнсатара выкарыстаем дзве металічныя пласціны, размешчаныя ў паветры на некаторай адлегласці паралельна адно адной. Злучым стрыжань электрометра з адной з пласцін, а яго корпус — з другой (мал. 122). Зарадзім кандэнсатар, падключыўшы яго да крыніцы току на пэўны прамежак часу. Калі паміж пласцінамі кандэнсатара ўзнікне напружанне (стрэлка электрометра адхіліцца), адключым яго ад крыніцы току.
Калі перамяшчаць пласціны адносна адна адной, памяншаючы плошчу іх узаемнага перакрыцця пры нязменнай адлегласці паміж імі, то паказанні электрометра павялічваюцца, нягледзячы на тое што нададзены пласцінам пры зарадцы кандэнсатара зарад не змяняецца. Паколькі напружанне паміж пласцінамі павялічваецца пры памяншэнні плошчы перакрыцця пласцін кандэнсатара, то яго электраёмістасць павінна змяншацца ().
Павялічваючы адлегласць паміж пласцінамі кандэнсатара і пры гэтым не змяняючы плошчу іх перакрыцця, будзем назіраць узрастанне паказанняў электрометра, гэта значыць павелічэнне напружання паміж пласцінамі кандэнсатара, што магчыма пры памяншэнні яго электраёмістасці. Значыць, чым большая адлегласць паміж пласцінамі кандэнсатара, тым меншая яго электраёмістасць ().
Калі паміж абкладкамі кандэнсатара змясціць пласціну з дыэлектрыка, напрыклад са шкла, то паказанні электрометра зменшацца. Напружанне паміж абкладкамі ў гэтым выпадку памяншаецца, значыць, электраёмістасць кандэнсатара павялічваецца ().
У СІ каэфіцыентам прапарцыянальнасці паміж электраёмістасцю кандэнсатара і велічынямі (S, d, ε), якія яе вызначаюць, з’яўляецца электрычная пастаянная .
Вынікі эксперыментаў дазваляюць запісаць формулу для вызначэння электраёмістасці плоскага кандэнсатара:
дзе S — плошча адной з абкладак кандэнсатара (плошча ўзаемнага перакрыцця абкладак кандэнсатара); d — адлегласць паміж абкладкамі; ε —дыэлектрычная пранікальнасць асяроддзя, якое знаходзіцца паміж яго абкладкамі.
Умоўная выява кандэнсатара пастаяннай электраёмістасці на электрычных схемах прыведзена на малюнку 123.
1. Адзін з двух адасобленых праводных шароў суцэльны, а другі — мае ўнутры поласць. Калі дыяметры шароў аднолькавыя, то ў якога з іх большая электраёмістасць?
2. Адлегласць паміж абкладкамі плоскага паветранага кандэнсатара паменшылі ў два разы. Пры гэтым зарад кандэнсатара застаўся ранейшы. Ці змяніліся напружанне паміж абкладкамі і напружанасць поля? Калі змяніліся, то як?
Цікава ведаць
Залежнасць электраёмістасці кандэнсатара ад адлегласці паміж яго абкладкамі выкарыстоўваюць у схемах кадзіравання клавіятуры персанальнага камп’ютара. Пад кожнай клавішай знаходзіцца кандэнсатар, электраёмістасць якога змяняецца пры націсканні на клавішу. Мікрасхема, падключаная да кожнай клавішы, пры змене электраёмістасці выдае кадзіраваны сігнал, які адпавядае дадзенай літары (мал. 124).
1. Што ўяўляе з сябе кандэнсатар? Якое яго прызначэнне?
2. Які працэс называюць зарадкай кандэнсатара? разрадкай кандэнсатара?
3. Што разумеюць пад зарадам кандэнсатара?
4. Якую фізічную велічыню называюць электраёмістасцю кандэнсатара? У якіх адзінках яе вымяраюць?
5. Ад чаго залежыць электраёмістасць плоскага кандэнсатара?
6. Плоскі паветраны кандэнсатар далучаны да крыніцы пастаяннага току. Ці зменяцца зарад кандэнсатара і напружанне на ім, калі прастору паміж абкладкамі кандэнсатара запоўніць дыэлектрыкам?