Електрическо поле, електростатична индукция, капацитет и кондензатори

Концепцията за електронно поле

Ясно е, че в пространството, около електроните заряди, действат силите на електронното поле.
Безброй експерименти върху заредени тела напълно потвърждават това. Пространството около всяко заредено тяло е електронно поле, в което действат електронните сили.

Посоката на силите на полето се нарича силовите линии на електронното поле. Затова условно вярвам, че това
електронното поле е колекция от линии на сила.

Силните страни на полето имат определени качества:

•  Силивите винаги излизат от положително заредено тяло, но влизат в тяло, заредено с отрицателно-

• излизат във всички посоки перпендикулярно на повърхността на зареденото тяло и влизат перпендикулярно в него;
  

•  силовите ленти на двете еднополови тела изглежда са отблъснати един от друг и за разлика от заредените - те са привлечени.
  

Захранващите честоти на електронното поле винаги са отворени, защото се разпадат на повърхността на заредените тела. Електрически заредените тела провеждат взаимодействието заедно: за разлика от зареденото заредено и заредено със същата такса отблъскване.

Силата на привличане или отблъскване зависи от големината на зарядите на телата и от разстоянието между тях.

Ако пространството между телата не е въздух, а някакъв друг диелектрик, т.е. непроводник на електричество, тогава силата на взаимодействие между телата ще намалее.

Стойността, характеризираща характеристиките на диелектрика и показваща,
колко пъти ще се увеличи силата на взаимодействие между таксите, ако има такива
диелектрикът се заменя с въздух, наречен относителна проницаемост на даден диелектрик.

Проницаемостта е:
за въздух и газове - 1 за ебонит - 2 - 4 за слюда 5 - 8 за масло 2
- 5 за хартия 2 - 2,5 - за парафин - 2 - 2,6.

Фиг. 1 Електростатично поле на две заредени тела: a - tala
са натоварени със същото име, б - органите са натоварени с друго име

Електростатично задействане

Ако проводим тялото сферична форма, изолирана от заобикалящите обекти, казват отрицателно електронен заряд, т. Е. го направи излишък от електрони, този заряд е умерено разпределен в кожата. Това е случаят, следователно, че електроните, бутащи един от друг, са склонни да стъпят върху кожата.

Ние поставяме незареденото тяло В, също изолирано от околните предмети в областта на тялото А. След това на кожата В ще се появят електронни заряди, докато отстрани на тялото
А, се появява заряд, противоположен на заряда на тялото А (положителен), а от другата страна - такса със същото име с заряд на тяло А (отрицателно). Електронни такси, разпределени
като Makar, остане на кожата B до момента, когато той е в областта на тялото А. Ако тялото е съставен от полето B или премахване на тялото, на електронния заряд върху кожата B неутрализирана. Този метод на електрификация от разстояние се нарича
електростатична индукция или електрификация чрез влияние.

Фиг. 2 Феноменът на електростатичната индукция

Разбира се, такова електрифицирано състояние на тялото се принуждава и се поддържа само чрез действието на силите на електронното поле, направени от тялото А.

Ако направи същото, когато тялото А е положително заредена, свободните електрони от ръката на човека прилив на тяло В, неутрализират своя положителен заряд и Б, тялото ще бъде отрицателно заредени.

Колкото по-висока е степента на електрификация на тялото А, т.е. колкото по-голям е неговият потенциал, толкова по-голям потенциал може да бъде електрифициран чрез електростатична индукция, тялото В.

По този начин заключихме, че явлението електростатична индукция прави възможно при определени условия да се спести електричество върху повърхностите на проводящи тела.

Всяко тяло може да бъде заредено до определена граница, т.е. до определен потенциал, увеличаването на потенциала над границата издърпва изпускането на тялото в заобикалящата го атмосфера. За различните тела се нуждаете от различно количество електроенергия, за да ги приведете към първия и същият потенциал. С други думи,
различните органи съдържат различни количества електроенергия, т.е. имат различен електронен капацитет (или просто капацитет).

Електронен капацитет се отнася до способността на тялото да съдържа определено количество електроенергия вътре в себе си, като същевременно увеличава собствения си потенциал до определена стойност. Колкото повече кожа, толкова по-голям е електронен заряд, който може да побере тялото.

Ако тялото има формата на сфера, капацитетът му зависи пряко от радиуса на топката.
Капацитетът се определя от фарадите.

Фарада - капацитетът на такова тяло, което след като получи такса за електричество в един висулка, увеличава собствения си потенциал с един волта.
1 фарада = 1 милион микрофарда.

Електронният капацитет, т.е. свойството на проводящи тела, за натрупване на електронен заряд вътре в себе си, се използва широко
електроинженерство. Това устройство се основава на подреждането на електронни кондензатори.

Капацитет на капацитета

Кондензаторът се състои от две железни плочи, изолирани един от друг от междинен слой от въздух или от друг диелектрик (слюда, хартия и др.).

Ако една от плочите се казва, че има положителен заряд, а другият е отрицателен,
обратно ги зарежда, а след това обвиненията на плочите, взаимно привличащи, ще бъдат
задръжте върху плочите.
Това ви позволява да се фокусирате върху плочите
дори повече електричество, отколкото ако някой ги зарежда от разстояние
друг.

Както трябва, кондензаторът може да служи
устройство, което съхранява значително количество електроенергия на собствените си плочи. С други думи, кондензаторът е
акумулатор на електронна енергия.

Капацитетът на кондензатора е:

C = eS / 4pl

където C е капацитетът;
е е проницаемостта на диелектрика-S е площта на една плоча в cm2,
π
- непроменен брой, равен на 3,14;
l е разстоянието между плочите в cm.

От тази формула може да се види, че капацитетът на кондензатора се увеличава с увеличаването на площта на плочите и намалява с нарастващото разстояние между тях.

Нека обясним тази зависимост. Колкото по-голяма е площта на плочите, толкова повече електричество те могат да се поберат и както трябва, а капацитетът на кондензатора ще бъде по-голям.

С намаляване на разстоянието между плочите повишава взаимно действие (индукция) между техните разходи, което позволява да се съсредоточи върху плочите повече електрически количество, и по-нататък, нарастване на капацитет.

Така че, ако искаме да получим кондензатор с голям капацитет, трябва да вземем големи плочи и да ги изолираме с тесен слой диелектрик.

Формулата също така показва, че капацитетът на кондензатора се увеличава с нарастващата диелектрична проницаемост на диелектрика.

Както би трябвало, кондензаторите, равни на геометричните си размери, но съдържащи различни диелектрици, имат различен капацитет.

Ако, например, да кондензатор с въздух диелектрична проницаемост на които е равна на едно, и се поставя между плочите от слюда с диелектрична константа от 5, капацитет ще се увеличи с 5 пъти.

Ето защо за големи резервоари, които се използват като диелектрични материали като слюда хартия, импрегнирана с парафин, и др., За проницаемост на който е по същество по-голяма от тази на въздуха.

В съответствие с това се разграничават следните видове кондензатори: въздух, с твърд диелектрик и с воден диелектрик.

Заредете и разтоварвайте кондензатора. Пристрастна тока

Включете кондензатора на непроменен капацитет във веригата. Когато настроите превключвателя на конектора a, кондензаторът ще бъде включен в акумулаторната верига. Стрелката на милиамператора в момента на включване на кондензатора във веригата ще се отклони и след това ще достигне нула.

Кондензатор в непроменлива токова верига

По този начин електронен ток преминава в определена посока по веригата. Ако сега поставите превключвателя на щифт 6 (т.е. затворете капака), тогава иглата на милиаметъра ще се завърти на другата страна и отново ще се превърне в нула. Както би трябвало, токът преминаваше през веригата, но в различна посока. Нека анализираме този феномен.

Когато кондензаторът беше свързан към батерията, той беше зареден, т.е. плочите му получиха един положителен и другият отрицателен заряд. Зарядът продължи, докато потенциалната разлика между кондензаторните пластини беше равна на напрежението на батерията. Милиамметър, свързан на свой ред към веригата, показа зарядния ток на кондензатора, който завърши, когато кондензаторът беше зареден.

Когато кондензаторът е бил изключен от акумулатора, той остава зареден и потенциалната разлика между плочите му е равна на напрежението на акумулатора.

Но тъй като кондензаторът е затворен, той започва да се разрежда и изтичането на ток преминава по веригата, но вече в посоката на обратния ток на заряда. Това продължи до времето, когато потенциалната разлика между тях
т.е., толкова дълго, колкото кондензатор
не се изпуска.

Както следва, ако кондензаторът е включен в непроменена верига
ток, захранването ще тече във веригата само когато кондензатора на зареждане, а токът няма да може да бъде оказана във веригата, защото веригата е счупен на кондензатор диелектрик.

Ето защо те казват, че "кондензаторът не предава непроменим ток".

Количеството електричество (Q), което може да се концентрира върху пластините на кондензатора, неговия капацитет (C) и напрежението, приложено към кондензатора (U), са свързани със следната зависимост:
Q = CU. 

Тази формула показва, че колкото по-голям е капацитетът на кондензатора, толкова повече електричество може да се концентрира върху него, без да се увеличава напрежението на плочите.

Увеличаването на напрежението при постоянен капацитет също води до увеличаване на количеството електроенергия, съхранявана от кондензатора. Но ако приложим кондензаторните пластини
огромно напрежение, тогава кондензаторът може да бъде "изваден", т.е. под влиянието на този диелектрик на напрежението
на някакво място тя ще се срути и ще премине през тока. С това кондензаторът ще свърши.
За да се избегне повреда на кондензаторите, те са обозначени с размера на допустимата работа
напрежение.

Феноменът на поляризацията на диелектрик

Нека сега да анализираме какво се случва
в диелектрик с зареждане и разреждане
кондензатор, и защо капацитет зависи от диелектричността на диелектрик?

Отговорът на този въпрос е даден от електрическата теория за структурата на материята.

В диелектрик, както във всеки изолатор, няма свободни електрони. В атомите диелектрични електрони плътно свързани към ядрото, тъй като напрежението прилага към плочите на кондензатора, не предизвиква неговите диелектрични електрони насочени движение, т.е.. Е. електрон ток, както се случва в проводниците.

Но под действието на силите на електронното поле
заредени електрони, електроните, които се въртят около ядрото на атома, са изместени
страна на положително заредена кондензаторна плоча. Атом за всичко това изглежда
опънати в посока на силите на полето. Такова състояние на атоми
диелектрикът се нарича поляризиран, а самият феномен се нарича поляризация на диелектрика.

При изпълнение кондензатор диелектрик поляризирана състояние е нарушена, т. Е. предизвикано поляризация на електрони загубени изместени спрямо ядрото, и неговите атоми пристигат в обикновен неполяризирана състояние. Установено е, че наличието на диелектрик отслабва полето между плочите на кондензатора.

Различните диелектрици под действието на първото и едно електронно поле са поляризирани в различни степени. Колкото по-лесно е да се поляризира диелектрикът, толкова повече отслабва полето. Поляризацията на въздуха, например, води до най-слабо отслабване на полето, отколкото до поляризацията на всеки друг диелектрик.

Но отслабването на полето между плочите на кондензатора прави възможно концентрирането на повече от тяхната електроенергия Q върху тях при същото напрежение U, което на свой ред води до увеличаване на капацитета на кондензатора, тъй като
C = Q / U.

Така че, заключихме, че по-голямата диелектрична проницаемост на диелектрик, толкова по-голяма е способността на кондензатора, който съдържа този диелектрик в своя състав.

Изместване електроните в атомите диелектрични настъпили, тъй като ние имаме държави от полевите електрон сила формира в рамките на диелектрик в първия момент действа поле, електронен ток, наречен
пристрастие ток. Затова се нарича, че за разлика от проводящия ток в железните проводници,
Пристрастният ток се появява само чрез изместването на електроните, движещи се в границите на техните собствени атоми.

Наличието на този пристрастен ток води до факта, че кондензатор, свързан към източник на променлив ток, става негов проводник.