|
|
Учебник для 10-11 классов ФИЗИКА§ 1.26. Различные типы конденсаторов. Соединения конденсаторов
Различные типы конденсаторовОбычный технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга бумажной лентой, пропитанной парафином. Полоски и лента туго свернуты в компактный пакет небольшого размера (рис. 1.100).
Рис. 1.100 В радиотехнике широко применяют конденсаторы переменной емкости (рис. 1.101). Такой конденсатор состоит из двух систем металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут входить одна в другую. При этом меняется площадь перекрывающейся части пластин и, следовательно, емкость конденсатора.
Рис. 1.101 Значительного увеличения емкости за счет уменьшения расстояния между обкладками достигают в так называемых электролитических конденсаторах (рис. 1.102). Диэлектриком в них служит очень тонкая пленка оксидов, покрывающих одну из обкладок (полосок фольги). Второй обкладкой служит другая полоска и соединенная с ней бумага, пропитанная раствором проводящего вещества (электролита). Оксидная пленка разрушается при изменении полярности приложенного к электролитическому конденсатору напряжения. Поэтому перед включением такого конденсатора в цепь следует проверить соответствие знака разности потенциалов на данном участке цепи тому, который необходим для данного конденсатора.
Рис. 1.102 Есть много других типов конденсаторов. Очень часто конденсаторы соединяют друг с другом в батареи. Это позволяет при имеющемся наборе конденсаторов получать батареи различной емкости. Соединение конденсаторов может быть параллельным и последовательным. Параллельное соединение конденсаторовПри параллельном соединении двух конденсаторов емкостью C1 и С2 их обкладки соединяют попарно друг с другом (рис. 1.103). Под емкостью батареи понимают отношение заряда, сообщенного батарее, к разности потенциалов между обкладками конденсаторов.
Рис. 1.103 Разность потенциалов U при параллельном соединении одинакова для обоих конденсаторов. Заряд же батареи равен:
где q1 — заряд первого конденсатора, а q2 — второго. Емкость батареи равна:
Так как
то
При параллельном соединении конденсаторов их общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. Если параллельно соединены n конденсаторов, то
Последовательное соединение конденсаторовСхема последовательного соединения двух конденсаторов изображена на рисунке 1.104. В этом случае отрицательно заряженная обкладка первого конденсатора соединена с положительно заряженной второго. Заряды обоих конденсаторов одинаковы. Действительно, если заряд крайней обкладки первого конденсатора равен +|q|, то на противоположной обкладке вследствие электростатической индукции появится заряд -|q|. Так как проводник между конденсаторами и соединяемые им обкладки в целом нейтральны, то заряд внутренней обкладки второго конденсатора равен +|q|.
Рис. 1.104 Емкость батареи из последовательно соединенных конденсаторов
где φ1 и φ2 — потенциалы крайних обкладок. Емкости отдельных конденсаторов равны:
где φ' — потенциал внутренних обкладок.
Найдем сумму величин, обратных емкостям конденсаторов:
Следовательно, при последовательном соединении конденсаторов величина, обратная емкости батареи, равна сумме величин, обратных емкостям отдельных конденсаторов:
в общем случае для п конденсаторов справедливо равенство:
Емкость батареи последовательно соединенных конденсаторов меньше емкости конденсатора с минимальной емкостью в батарее.
|
|
|