Az elektromos mező, elektrosztatikus indukció, kapacitás és kondenzátorok

A koncepció az elektromos mező

Köztudott, hogy a környező térben a töltések, az elektromos mező erők aktus. Számos kísérletet töltött testek teljesen megerősíti ezt. Körülvevő térben bármilyen töltésű test, az elektromos mező, ahol az elektromos erők hatnak.

Az irány az erőtér az úgynevezett elektromos mező erővonalai. Ezért hagyományosan úgy vélte, hogy az elektromos mező egy sor elektromos vezetékek.

Erővonalak bizonyos tulajdonságokkal:

Távvezeték mindig egy pozitív töltésű test, és adja meg a test, negatív töltésű;

mennek minden irányban, a felületre merőleges a töltött test és merőleges az övé;

távvezetékek két ugyanolyan töltésű testek mintha taszítja egymást, és ellentétes töltésű - vonzzák.

Elektromos erővonalak mindig nyitva vannak, így megszünteti a felületi töltésű, tel. Az elektromosan töltött testek kölcsönhatásban vannak egymással ellentétes töltésű vonzzák és taszítják, mint felszámolásra.

Az erő a vonzás vagy taszítás nagyságától függ díjak szervek és a köztük lévő távolság.

Ha a tér között, a szervek nem lesz a levegő, és néhány más dielektromos t. E. Nem elektromos vezető kölcsönhatás erő két test között csökken.

Mennyiség jellemző tulajdonságait a dielektromos, és megmutatja, hogy hányszor erőssége közötti kölcsönhatás díjak növekedni fog, ha a dielektromos helyett levegővel, az úgynevezett relatív dielektromos a dielektromos.

A dielektromos állandó értéke: Levegő és gázok - 1; az ebonit - 2 - 4; csillám az 5-8; Olaj 2 - 5; Papír 2 - 2.5; Paraffin - 2-2,6.

Ábra. 1 közötti elektrosztatikus mező két töltésű szervek: egy - tal díjak az azonos, b - a test ellentétes töltésű

Ha a vezetőképes test Egy gömb alakú, szigetelt legyen a környező tárgyak, jelenteni negatív elektromos töltést, azaz. E. létrehozása benne feleslegben elektronpár, ez a töltés egyenletes eloszlású a testfelületen. Ez akkor fordul elő, mert az elektronok, rámenős egymást, inkább adja a testfelületre.

Bájt put töltetlen test, szintén izoláltuk az környezetben, egy test mező B A. Ezután a testfelület elektromos töltések jelennek meg, és a felé néző oldalon a test egy, alakított töltésével ellentétes töltést a test A (ve), és a másik oldalon - tölteni címmel test egy felelős egy (negatív). Elektromos töltések vannak elosztva, így továbbra is a felszínen a test B ameddig azt a szervezetben tárolt területen A. Ha a szervezet B levonni a mezőt, vagy távolítsa el a test egy, az elektromos töltés felületén a test B semlegesítjük. Egy ilyen módszer az úgynevezett távolság villamosítás indukciós vagy elektrosztatikus befolyás villamosítás.

Ábra. 2. jelenség az elektrosztatikus indukció

Nyilvánvalóan az ilyen elektromosított állapotban a test stimuláljuk, és támogatja a kizárólag az elektromos térerősség generált test A.

Ha nem ugyanaz a dolog, amikor a test egy pozitív töltésű, a szabad elektronokat ember keze rohanás a B testtel, semlegesíti a pozitív töltést, és B, a test lesz negatív töltésű.

A magasabb fokú a villamosítás a test egy, m. E. A nagyobb kapacitás, a CAN villamosítja elektrosztatikus indukció egy nagyobb épület test B.

Így arra a következtetésre jutottunk, hogy a jelenség az elektrosztatikus indukció lehetővé teszi bizonyos körülmények között kell tárolni a villamos energiát a felszínen a vezető testületek.

Minden test lehet tölteni akár egy bizonyos határt, azaz, hogy egy bizonyos lehetséges ..; kapacitásának növelése meghaladja a határértéket jár test mentesítést a környező légkörbe. Különböző szervezet számára szükséges különböző mennyiségű villamos energia, hogy azok az azonos potenciál. Más szóval, a test különböző tartalmaznak különböző mennyiségű villamos energiát, azaz a. E. Van egy másik kapacitás (vagy képesség).

Elektromos kapacitás nevezik a szervezet azon képességét, hogy tartsa egy bizonyos mennyiségű villamos energia, miközben javítja a képességét, hogy egy bizonyos értéket. Minél nagyobb a testfelület, annál nagyobb az elektromos töltés befogadására ezt a testet.

Ha a test egy gömb alakú, a kapacitás közvetlenül függ a sugara a labdát. Kapacitás mérése Faraday.

Farad - a kapacitás a test, amely megkapta az áramdíj egy medál, növeli a képességét, hogy egy volt. 1 farad = 1000000 mikrofaradosokat.

Elektromos kapacitás. t. e. tulajdonát végző szervek felhalmozni elektromos töltés, hogy széles körben használják az elektrotechnika. Ez alapján az ingatlan elektromos kondenzátorok eszköz.

A kondenzátor két fémlemezt (elektródák) szigetelve egymástól, egy réteg levegő vagy más szigetelő (csillám, papír, és így tovább. D.).

Ha az egyik lemez jelenteni pozitív töltést és a többi - .. negatív, azaz az ellentétes töltésű, a töltés lemezeket kölcsönösen vonzódnak megrendezésre a lemezeken. Ez lehetővé teszi, hogy összpontosítson a lemezeken sokkal nagyobb mennyiségű villamos energia, mint ha feltöltse bizonyos távolságban egymástól.

Ezért a kondenzátor is szolgálhat, mint egy eszköz a raktárból a saját lemezeken jelentős mennyiségű villamos energiát. Más szóval, kondenzátor tároló elektromos energiát.

A kondenzátor:

C = f S / 4 π l

ahol a C - kapacitás; e - dielektromos; S - területe egy lemez cm2. π - állandó számú egyenlő 3,14; l - a lemezek közötti távolság cm-ben.

Ebből a képletből látható, hogy a növekvő területe a lemezeket a kapacitás növekedése és a köztük lévő távolság csökken.

Hadd magyarázzuk ezt a kapcsolatot. A nagyobb a terület a lemezek, a nagyobb mennyiségű villamos energia tudnak befogadni, és így a kondenzátor kapacitása nagyobb lesz.

Mivel a távolság növeli a kölcsönös befolyás a lemezek között (indukció) között a díjakat, ami lehetővé teszi, hogy összpontosítson növekvő mennyiségű elektromos lemezek és így növeli a kapacitást.

Így, ha azt akarjuk, hogy egy szuper kondenzátor kell vennünk, hogy egy tányér nagy terület és elszigetelt vékony dielektromos réteg.

A képlet azt is mutatja, hogy a növekedés a dielektromos állandója a dielektromos kondenzátor kapacitása növekszik.

Ezért, a kondenzátorok, hogy azok azonos geometriai méreteit, de tartalmaz egy másik dielektrikumok különböző kapacitással.

Ha, például, hogy egy kondenzátor egy levegő dielektromos amelyek egyenlő eggyel, és helyezze a lemezek között a csillám dielektromos állandója 5, a kapacitás növekszik 5-ször.

Ezért a nagyobb kapacitású, mint dielektrikumokon használt anyagok, mint a csillám impregnált papír paraffin, et al. Dielektromos állandója, amely lényegesen nagyobb, mint a levegőé.

Ennek megfelelően, a következő típusú kondenzátorok: levegő, szilárd dielektrikum és folyékony dielektrikum.

Töltési és kisütési kapacitása. előfeszítő áram

Kapcsolt kapacitású áramkör az állandó kapacitást. Amikor a kapcsoló érintkező kondenzátor szerepelni fog az akkumulátor áramkör. Arrow milliammeter a pillanatban, amikor a kondenzátor az áramkör behajlik, majd nullára.

A kondenzátor a DC

Következésképpen, a lánc telt elektromos áram egy bizonyos irányba. Ha most váltson fel a kapcsolati b (t. E. Zárja le a lemez), a nyíl milliammeter eltérített az ellenkező irányba, és ismét nulla lesz. Következésképpen, a lánc is telt áram, de egy másik irányba. Vizsgáljuk meg ezt a jelenséget.

Amikor a kondenzátor volt kötve az akkumulátor, hogy fel van töltve, azaz a. E. A elektróda kapott egy pozitív, a másik negatív töltéseket. A töltés folytatjuk mindaddig, amíg a potenciális különbség a a kondenzátor lemezek egyenlővé válik az akkumulátor feszültsége. Milliammeter sorba az áramkör, a kondenzátor töltési áram látható, amely megállt, amint feltöltött kondenzátorok.

Amikor a kondenzátor lekapcsolódik az akkumulátor, volt töltve, és a lehetséges közötti különbség lemezek egyenlő az akkumulátor feszültsége.

Azonban, ha zártuk a kondenzátor, elkezdett feladatok ellátására, és a kisülési áram ment keresztül az áramkör, de az ellenkező irányba, a töltőáram. Ezt addig folytatjuk, amíg eltűntek, míg a potenciális különbség a két elektróda között, azaz a. E. Amíg a kondenzátor nem zárják.

Ezért, ha a kondenzátor szerepel a DC hurok, az áram az áramkörben csak akkor, ha a kondenzátor töltés, és nem lesz további áram az, hiszen a lánc megszakad a kondenzátor dielektrikum.

Ezért mondják, hogy „a kondenzátor nem megy DC-ben.”

A villamos energia mennyisége (Q), amely lehet összpontosítani a kondenzátor lemezeket, annak kapacitást (C) és az értéket szállított a kondenzátor feszültség (U) van összekötve a következő összefüggés: Q = CU.

Ez a képlet azt mutatja, hogy minél nagyobb a kapacitása, annál nagyobb mennyiségű elektromos akkor összpontosítani anélkül emelése sok stressz a lemezeken.

Feszültség növelésével állandó kapacitás is növeli a villamosenergia-mennyiséget harisnya kondenzátor. Azonban, ha az a kondenzátor lemezek, hogy a sok stressz, a kondenzátor lehet „megtört”, azaz a. E. hatása alatt ez a feszültség szigetelő bizonyos ponton kell oldani, és átadja átfolyó áram is. A kondenzátor így veszti. Károsodásának elkerülése érdekében a kondenzátor jelzik, hogy a megengedett üzemi feszültség.

A jelenséget a dielektromos polarizáció

Nézzük, mi történik a dielektromos feltöltési és kisütési a kondenzátor, és miért a dielektromos állandója a dielektromos függ a kapacitás érték?

A válasz erre a kérdésre ad az elektronikus elmélet Az anyag szerkezetéről.

A dielektromos, mint minden börtönben, nem szabad elektronokat. A dielektromos elektronok atomok erősen kötődik a mag, így a feszültség a kondenzátor lemezeket, nem okoz dielektromos elektronok irányított mozgást, azaz. E. elektromos áram, mint ahogy az a vezetékek.

Azonban, az intézkedés alapján az elektromos mező által létrehozott töltött lemezek, az elektronok körül keringő atommagok az atom, eltolódott felé pozitív töltésű lemezt a kondenzátor. Atom ugyanakkor, mivel húzzák az irányt a erővonalak. Ezt az állapotot nevezzük dielektromos polarizált atomok, és a jelenség - dielektromos polarizáció.

Amikor kisütés kondenzátor dielektrikum polarizációs állapota megbomlik, m. F. indukált polarizációs elektronok eltűnik eltolva a mag, atomok és jönnek a normál polarizálatlan állapotban. A jelenléte a szigetelő közötti területen gyengíti a kondenzátor lemezeket.

Különböző dielektrikumok hatása alatt az azonos elektromos mező polarizált különböző mértékben. A könnyebb polarizált dielektromos, annál inkább gyengül a területen. Polarizáció a levegőt, például vezet kisebb mezőgyengítéses, mint bármely más dielektromos polarizáció.

De mezőgyengítés a kapacitás lemezek között lehetővé teszi számukra, hogy koncentrálni mennyiségének növelése a villamosenergia-Q ugyanabban az U feszültség, ami viszont azt eredményezi, hogy növekszik a kapacitás, mert a C = Q / U.

Így arra a következtetésre jutott - minél nagyobb a dielektromos állandója a dielektromos, a kondenzátor egy nagyobb kapacitású, amely összetételében a dielektromos.

Offset elektronok a dielektromos előforduló atomok, mint mondtuk, a villamos térerősség a dielektromos képező, az első művelet mező, elektromos áram az úgynevezett eltolási áram. Így nevezték, mert, ellentétben a vezetési áram a fémes vezetők, csak a előfeszítő áram jön létre eltolásával mozgó elektronok belül atomok.

A jelenléte a ofszet áram hatására a kondenzátor van csatlakoztatva hálózati áramforráshoz, ez lesz a karmester.