На головну

Електричне поле і його характеристики. Конденсатори і типи їх сполуки.

  1. Зовнішні запам'ятовуючі пристрої, класифікація, характеристики. Щільність запису.
  2. Вплив негативного зворотнього зв'язку на механічні характеристики.
  3. Диференціальні підсилювальні каскади на біполярних і уніполярних транзисторах, аналіз роботи, вибір елементів, параметри і характеристики.
  4. Звуковий поле і його фізичні характеристики.
  5. Класифікація програмного забезпечення. Види програмного забезпечення та їх характеристики.
  6. Конденсатори.

Заряди взаємодіють не тільки при зіткненні наелектризованих тіл, але і тоді, коли ці тіла перебувають на відстані один від одного. Вид матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія електричних зарядів на відстані, називається електричним полем.

Електричне поле завжди існує навколо електричного заряду і має дві характеристики: силову (напруженість електричного поля в даній точці) і енергетичну (потенціал електричного поля в даній точці).

Напруженість Е електричного поля в будь-якій точці вимірюється силою F, З якою поле діє на одиничний позитивний точковий заряд q, Поміщений в цю точку:

Е = F / q.

Напруженість електричного поля - векторна величина. Напрямок вектора напруженості збігається з напрямом вектора сили F, Що діє в даній точці на позитивний заряд.

Потенціалом електричного поля в даній точці називається величина, що чисельно дорівнює значенню потенційної енергії одиничного позитивного точкового заряду, поміщеного в цій точці.

Потенціали точок електричного поля позитивно зарядженого тіла є позитивними і зменшуються в міру віддалення від тіла, а потенціали точок електричного поля негативно зарядженого тіла негативні і збільшуються при видаленні від тіла.

Потенціал наелектризованого провідника стає тим більше, чим більше електрики повідомляється йому.

Якщо електричне поле створюється декількома зарядами, розташованими в різних точках простору, то потенціал в кожній точці поля дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів полів всіх зарядів в цій точці.

Різниця потенціалів (? 1 - ? 2) між двома точками електричного поля отримала назву напруги (U). Напруга чисельно дорівнює роботі А, Яку виробляють електричні сили при переміщенні одиничного позитивного заряду q між двома точками:

U = ? 1 - ? 2 = А / q.

В системі СІ за одиницю різниці потенціалів (одиницю напруги) приймається один вольт (1 В) - різниця потенціалів між двома точками електричного поля, при якій сили поля, переміщаючи один кулон електрики з однієї точки в іншу, здійснюють роботу в один джоуль.

Якщо електричне поле однорідне, т. Е напруженість у всіх точках поля постійна за величиною і напрямком, то між напруженістю поля і різницею потенціалів існує взаємозв'язок:

E = - U / L, де L - довжина силової лінії однорідного електричного поля.

В системі СІ напруженість електричного поля вимірюється в одиницях вольт / метр (В / м). 1 В / м - це напруженість такого однорідного електричного поля, у якого різниця потенціалів на кінцях силової лінії довжиною в 1 м дорівнює 1 В.

конденсатор (Від лат. condensare - «Ущільнювати», «згущувати») - двухполюсник з певним або змінним значенням ємності малою провідністю; пристрій для накопичення заряду і енергії електричного поля.

Конденсатор є пасивним електронним компонентом. У найпростішому варіанті конструкція складається з двох електродів у формі пластин (званих обкладинками), Розділених діелектриком, товщина якого мала в порівнянні з розмірами обкладок. Практично застосовуються конденсатори мають багато шарів діелектрика і багатошарові електроди, або стрічки чергуються діелектрика і електродів, згорнуті в циліндр або паралелепіпед з округленими чотирма ребрами (через намотування).

Якщо група конденсаторів включена в ланцюг таким чином, що до точок включення безпосередньо приєднані пластини всіх конденсаторів, то таке з'єднання називається паралельним з'єднанням конденсаторів (малюнок 1.).

Малюнок 1. Паралельне з'єднання конденсаторів.

При заряді групи конденсаторів, з'єднаних паралельно, між пластинами всіх конденсаторів буде одна й та сама різниця потенціалів, так як всі вони заряджаються від одного і того ж джерела струму. Загальна ж кількість електрики на всіх конденсаторах дорівнюватиме сумі кількостей електрики, що поміститься на кожному з конденсаторів, так як заряд кожного їх конденсаторів відбувається незалежно від заряду інших конденсаторів даної групи. Виходячи з цього, всю систему паралельно з'єднаних конденсаторів можна розглядати як один еквівалентний (рівноцінний) конденсатор. тоді загальна ємність конденсаторів при паралельному з'єднанні дорівнює сумі ємностей всіх з'єднаних конденсаторів.

Позначимо сумарну ємність з'єднаних в батарею конденсаторів буквою Собщ, ємність першого конденсатора С1 ємність другого С2 і ємність третього С3. Тоді для паралельного з'єднання конденсаторів буде справедлива наступна формула:

Останній знак + і три крапки вказують на те, що цією формулою можна користуватися при чотирьох, п'яти і взагалі при будь-якому числі конденсаторів.

Якщо ж з'єднання конденсаторів в батарею проводиться у вигляді ланцюжка і до точок підключення до ланцюга безпосередньо приєднані пластини тільки першого і останнього конденсаторів, то таке з'єднання конденсаторів називається послідовним (Рисунок 2).

Малюнок 2. Послідовне з'єднання конденсаторів.

При послідовному з'єднанні всі конденсатори заряджаються однаковою кількістю електрики, так як безпосередньо від джерела струму заряджаються тільки крайні пластини (1 і 6), а інші пластини (2, 3, 4 і 5) заряджаються через вплив. При цьому заряд пластини 2 буде дорівнює за величиною і протилежний за знаком заряду пластини 1, заряд пластини 3 буде дорівнює за величиною і протилежний за знаком заряду пластини 2 і т. Д.

Напруги на різних конденсаторах будуть, взагалі кажучи, різними, так як для заряду одним і тим же кількістю електрики конденсаторів різної ємності завжди потрібні різні напруги. Чим менше ємність конденсатора, тим більша напруга необхідно для того, щоб зарядити цей конденсатор необхідною кількістю електрики, і навпаки.

Таким чином, при заряді групи конденсаторів, з'єднаних послідовно, на конденсаторах малої місткості напруги будуть більше, а на конденсаторах великої ємності - менше.

Аналогічно попередньому випадку можна розглядати всю групу конденсаторів, з'єднаних послідовно, як один еквівалентний конденсатор, між пластинами якого існує напруга, яка дорівнює загальній кількості напруг на всіх конденсаторах групи, а заряд якого дорівнює заряду кожного з конденсаторів групи.

Візьмемо самий маленький конденсатор в групі. На ньому має бути найбільше напруження. Але напруга на цьому конденсаторі становить лише частину загальної напруги, існуючого на всій групі конденсаторів. Напруга на всій групі більше напруги на конденсаторі, що має найменшу ємність. А звідси безпосередньо випливає, що загальна ємність групи конденсаторів, з'єднаних послідовно, менше ємності самого малого конденсатора в групі.

Для обчислення загальної ємності при послідовному з'єднанні конденсаторів найзручніше користуватися наступною формулою:

Для окремого випадку двох послідовно з'єднаних конденсаторів формула для обчислення їх загальної місткості матиме вигляд:

Послідовно-паралельне (змішане) з'єднання конденсаторів

Послідовно-паралельним з'єднанням конденсаторів називається ланцюг має в своєму складі ділянки, як з паралельним, так і з послідовним з'єднанням конденсаторів.

На малюнку 3 наведено приклад ділянки ланцюга зі змішаним з'єднанням конденсаторів.

Малюнок 3. Послідовно-паралельне з'єднання конденсаторів.

При розрахунку загальної місткості такої ділянки ланцюга з послідовно-паралельним з'єднанням конденсаторів цю ділянку розбивають на найпростіші ділянки, що складаються тільки з груп з послідовним або паралельним з'єднанням конденсаторів. Далі алгоритм розрахунку має вигляд:

1. Визначають еквівалентну ємність ділянок з послідовним з'єднанням конденсаторів.

2. Якщо ці ділянки містять послідовно з'єднані конденсатори, то спочатку обчислюють їх ємність.

3. Після розрахунку еквівалентних ємностей конденсаторів перемальовували схему. Зазвичай виходить ланцюг з послідовно з'єднаних еквівалентних конденсаторів.

4. Розраховують ємність отриманої схеми.

Малюнок 4. Приклад розрахунку послідовно-паралельного з'єднання конденсаторів.

 



Науково-технічний прогрес в електроенергетиці. | Електричні кола постійного струму. Закони Ома і Кірхгофа для електричних ланцюгів постійного струму.

Розрахунок лінійних електричних ланцюгів з використанням | Метод контурних струмів (МКТ) | Метод вузлових потенціалів (МУП) | Режими роботи електричних ланцюгів постійного струму. | | | Електромагнетизм. Методи вимірювань. Похибки вимірювань. | Статична і динамічна похибки. | Систематична і випадкова похибки. | Абсолютна, відносна та приведена похибки. |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати