§ 51. Конденсатор

Зарядив пластинку А (рис.67), например отрицательно, заметим, до какого потенциала φ она зарядилась. Приблизим к заряженной пластинке А незаряженную металлическую пластинку В на изолирующей подставке. Видим, в присутствии ее электрометр показывает, что потенциал пластинки А стал меньше. Если убрать пластинку В, то пластинка А примет прежний потенциал. Это указывает на то, что величина заряда q пластинки А не изменяется в присутствии другого проводника. Следовательно, уменьшение потенциала, как видно из формулы q = Cφ, вызывается увеличением электроемкости С пластинки. И чтобы теперь в присутствии пластинки В зарядить пластинку А до прежнего потенциала, нужно ее заряд увеличить на q₁. Значит, соседство проводников увеличивает электроемкость данного проводника. В этом случае принято говорить не об электроемкости одного проводника, а об электроемкости системы проводников.

Рис. 67. Электроемкость системы проводников

Увеличение электроемкости проводника вследствие присутствия возле него других проводников происходит по следующей причине. Благодаря электризации через влияние внутренняя сторона пластинки В заряжается положительно, а внешняя сторона - отрицательно. Потенциал пластинки А отрицательный (-φ_а), а пластинки В - положительный (φ_в). При этом оказывается, что потенциал (φ_в') поля пластинки В там, где находится пластинка А, меньше потенциала пластинки А. От алгебраического сложения φ_в' + (-φ_а) потенциал пластинки А уменьшается, При этом, как было сказано, ее заряд не изменяется, следовательно, присутствие пластинки В увеличивает электроемкость пластинки А.

Устройство, состоящее из двух проводников, разделенных диэлектриком, называется конденсатором. Он служит для накопления зарядов. Чтобы зарядить конденсатор, одну его обкладку соединяют с положительным полюсом источника постоянного тока, другую - с отрицательным или заземляют. Заряд, который: переносят электроны, переходя из одной обкладки конденсатора на другую, при их соединении проводником равен параду одной обкладки и называется зарядом конденсатора. Опыт показывает,- что отношение заряда конденсатора к разности потенциалов (напряжению) между его обкладками для данного конденсатора - величина постоянная и является его электроемкостью

Электрическое поле плоского конденсатора - однородно и сосредоточено внутри него, между пластинами, поэтому окружающие конденсатор тела не влияют на его электроемкость. В случае, когда расстояние между пластинками конденсатора очень мало по сравнению с их размерами, напряженность электрического поля между ними

Конденсаторы бывают постоянной и переменной электроемкости. Ознакомимся с первыми.

Рис. 68. Конденсаторы

Слюдяной конденсатор (рис. 68, а) состоит из наборов металлических пластин, разделенных слоем слюды (толщиной до 0,03 мм). Для защиты от влаги конденсаторы опрессовываются пластмассой. Слюдяные конденсаторы изготовляются электроемкостью 10÷4*10⁵ пф (с рабочим напряжением от 4 до 5000 в).

Бумажный конденсатор (рис. 68, б) состоит из двух длинных сложенных вместе лент фольги, между которыми находится диэлектрик - парафинированная бумага (толщиной до 0,025 мм). Такие ленты сворачиваются в рулон и заключаются в металлическую коробку. Бумажные конденсаторы изготовляются электроемкостью 10²÷10⁷ пф (с рабочим напряжением от 200 до 30000 в).

В керамических конденсаторах (рис. 68, в) диэлектриком служит керамика, а нанесенный на ее поверхность слой серебра является пластинами. Изготовляются они электроемкостью 1÷106 пф.

В электролитическом конденсаторе (рис. 68, г) пластинами являются алюминиевая полоска и бумажная лента, пропитанная специальным электролитом, а диэлектриком, разделяющим их,- слой окиси алюминия, нанесенный на алюминиевую полоску. Они изготовляются электроемкостью 10⁵÷10¹⁰ пф. Электролитические конденсаторы полярны: корпус 2 соединяется с отрицательным полюсом источника, а вывод 1 - с положительным.