Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Конденсатордың сыйымдылығын анықтау
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Конденсаторды тізбектей және параллель қосу
| Конденсатордың сыйымдылығын анықтау. С сыйымдылық берілген конденсатордың негізгі сипаттамасы болып табылады. С сыйымдылық астарлардың мөлшерлеріне, формасына, олардың орналасуына, арасындағы қуысты толтырып тұрған затқа тәуелді болады екен. Біз әзірге астарлардың арасында тек ауа немесе вакуум бар деп есептейміз.
Конденсатордың сыйымдылығын (3.14) бойынша, белгілі потенциалдар айырымы кезінде пластинканың q зарядын тікелей өлшеу арқылы тәжірибе жүзінде анықтауға болады. Егер конденсатордың геометриялық конфигурациясы жеткілікті қарапайым болса, онда С сыйымдылықты аналитикалық жолмен-ақ есептеп шығаруға болады. Мысал үшін ауданы S болатын және бір-бірінен d аралықта орналасқан параллель пластиналары бар (жазық конденсатор) конденсатордың сыйымдылығын есептеп шығарайық. d шамасын пластиналардың мөлшерлерімен салыстырғанда көп кіші деп есептейміз, сонда пластиналардың арасындағы электр өрісі Е біртекті болады да, пластиналардың шетіндегі күш сызықтарының майысуын ескермейміз. Өзара жуық орналасқан параллель пластиналардың арасындағы электр өрісінің кернеулігі Е= /0, ал күш сызықтары пластиналарға перпендикуляр болады. Зарядтың тығыздығы =q/S болатындықтан, Е=q / 0S. ВА=Ed екендігін ескерсек, онда ВА=qd/0S. q және ВА арасындағы байланыстан конденсатордың С сыйымдылығын (жазық конденсатор) геометриялық параметрлер арқылы өрнектейміз: C=q / ВА=0S / d (3.15) Алынған қорытындының дұрыстығы сөзсіз: неғұрлым S аудан үлкен болған сайын, солғұрлым онда заряд “еркінірек” орналасады, олардың арасындағы тебілу күштері азырақ болып, әрбір пластина көбірек заряд ұстап тұра алады. Пластиналардың арасы d неғұрлым үлкен болса, солғұрлым пластиналардың біріндегі зарядтар екінші пластинадағы зарядтарды тартады. Пластиналарға батареядан заряд аз түседі және сыйымдылық төмен болады. (3.15) бойынша, С сыйымдылықтың q немесе шамаларына тәуелсіз болатындығына назар аударайық, тәжірибеден білетініміздей, q шамасы потенциалға пропорционал болады. Оқшау тұрған өткізгіштің де С сыйымдылығы болады. Бұл жерде де С зарядтың өткізгіштің абсолют потенциалына қатынасы ретінде анықталады (r= кезіндегі =0 үшін) және де q=C теңдік күшін сақтайды. Мысалы, заряды q болатын радиусы r0 өткізгіш сфераның потенциалы =q / 4π0r0, C=q / =4 π 0r0 болады. Бірақ та, оқшау тұрған өткізгіш конденсатор бола алмайды, практикада оның төңірегінде басқа өткізгіштердің немесе жердің болуы мүмкін, міне осы денелер конденсатордың екінші астары рөлін атқарады да, сыйымдылық осы денелердің өзара орналасуына тәуелді болады. Конденсаторды тізбектей және параллель қосу. Конденсаторларды түрліше қосуға болады. Әуелі конденсаторлардың параллель қосылуын қарастырайық (3.10 а-сурет). Егер кернеуі U батарея а және в нүктелеріне қосылған болса, онда бұл кернеу конденсаторлардың әрбіреуіне түсірілген болады: барлық конденсаторлардың сол жақ астарлары өзара өткізгішпен жалғанғандықтан, олардың потенциалдары бірдей болады; оң жақ астарлар жайлы да дәл осыны айтуға болады. Сонда әрбір конденсатордың астарларындағы заряд сәйкес түрде q1=C1U, q2=C2U, q3=C3U болады. Батареядан алынған толық заряд мынаған тең: q=q1+q2+q3=C1U+C2U+C3U. Дәл осындай кернеу U кезінде q зарядты алатын эквиваленттік конденсатордың сыйымдылығы мынандай қатынаспен беріледі: q=CU=C1U+C2U+C3U, яғни, конденсаторлардың параллель қосылуы C=C1+C2+C3 (3.16) Сонымен, конденсаторлардың параллель қосқан кезде қорытқы сыйымдылық артады екен (жеке конденсаторлардың сыйымдылықтарының қосындысына тең болады). Мұны күтуге болатын еді: зарядтар жинақталатын пластиналардың ауданы артты ғой. Егер конденсаторлар тізбектей қосылған болса, онда заряд батареядан С1 пластинасына (сол жақ) ал, q – заряд С3 пластинасына (оң жақ) өтеді (3.10 б-сурет). Конденсаторлардың арасындағы А және В учаскесі басында электр нейтраль болатын: сондықтан қорытқы заряд бұрынғыша нөлге тең болу керек. Сол жақ С1 пластинадағы +q заряд қарсы пластинада -q зарядтың пайда болуына жеткізеді, ал А учаскедегі заряд нөлге тең болатындықтан, С2 сол жақ пластинада +q заряд пайда болуы тиіс. Дәл осындай ойласымдарды қалған конденсаторларға да қолдануға болады; нәтижесінде әрбір конденсаторда бір ғана q заряд болып шығады. Барлық тізбектей жалғанған конденсаторларды алмастыруға жарайтын конденсатордың С сыйымдылығы q=CU теңдігі орындалатындай түрде болуы тиіс. Тізбектей жалғанған конденсаторлар тізбегінің ұштарындағы толық кернеу U әрбір конденсатордағы кернеулердің қосындысына тең болады: U=U1+U2+U3. Өзіміз білетіндей, сонымен қатар, q1=C1U1, q2=C2U2, және q3=C3U3; U1, U2 және U3 шамаларын соңғы теңдікке қойып, мынаған келеміз: немесе конденсаторлардың тізбектей қосылуы 1 / C=1 / C1+1 / С2+1 / С3. (3.17) Қалған қосылуларды параллель және тізбектей қосылулардың комбинанациялары деп қарастыруға болады. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|