В чем преимущество конденсаторов перед уединенным проводником

4. Обработка результатов измерений

1. Используя данные табл. 1, рассчитайте градуировочную постоянную (26)

.

2. По формуле (25) рассчитайте: емкость неизвестного конденсатора

,

емкость параллельно соединенных конденсаторов

и емкость последовательно соединенных конденсаторов

.

Результаты расчетов запишите в табл. 2.

Таблица 2. Электроемкости неизвестного конденсатора и батарей конденсаторов

Неизвестная емкость , мкФ

Емкость соединения С , мкФ

=

=

=

3. Используя значения емкостей и, по формулам для параллельного и последовательного соединений конденсаторов рассчитайте

и .

Результаты расчетов запишите в табл. 2.

4. Найдите относительное отклонение экспериментальных значений от расчетных в %:

;

.

Результаты расчетов запишите в табл. 2.

5. Найдите относительное отклонение от(результатов измерений неизвестной емкости двумя методами) в %:.

Результат расчета запишите в табл. 2.

6. По величинам этих отклонений сделайте заключение о точности измерений.

Контрольные вопросы

для самостоятельной подготовки

к выполнению лабораторной работы

1. Дайте определение электроемкости уединенного проводника.

1. Запишите формулу для емкости уединенного проводящего шара в диэлектрической среде.

1. От каких величин зависит электроемкость уединенного проводника?

1. Дайте определения конденсатора и его электроемкости.

1. Назовите три основных вида конденсаторов, используемых в технике. (Вид конденсатора определяется формой его обкладок.)

1. Запишите формулу для емкости плоского конденсатора.

1. От каких величин зависит электроемкость конденсатора?

1. В чем преимущества конденсатора перед проводником такой же формы и размеров при сравнении их электроемкостей?
2. Как изменится емкость конденсатора при изменении диэлектрической проницаемости среды и расстояниямежду его обкладками в случаях, когда:

а) конденсатор отключен от источника тока;б) конденсатор подключен к источнику тока.

1. Запишите три соотношения (формулы) при параллельном соединении конденсаторов:

а) между напряжением на батарее конденсаторов и напряжениями на отдельных конденсаторах этой батареи;б) между зарядом на батарее и зарядами на отдельных конденсаторах этой батареи;в) между емкостью батареи и емкостями отдельных конденсаторов этой батареи.

1. Как надо соединить конденсаторы, чтобы получить наибольшую результирующую емкость?

1. Запишите три соотношения (формулы) при последовательном соединении конденсаторов:

а) между напряжением на батарее конденсаторов и напряжениями на отдельных конденсаторах этой батареи;б) между зарядом на батарее и зарядами на отдельных конденсаторах этой батареи;в) между емкостью батареи и емкостями отдельных конденсаторов этой батареи.

1. Как надо соединить конденсаторы, чтобы получить наименьшую результирующую емкость (меньшую, чем наименьшая емкость одного из соединяемых конденсаторов)?

1. Какую величину и каким образом измеряют интегратором тока в данной работе?

1. Как находят величину градуировочной постоянной?

1. Как измеряют величину неизвестной емкости конденсатора?

В чем преимущество конденсаторов перед уединенным проводником

Наличие единого (в электростатике!) потенциала во всём проводнике — одно из важнейших его свойств, и именно оно позволяет строго ввести определение электрической ёмкости уединённого проводника по формуле

где `Q` — заряд на проводнике, `varphi` — его потенциал, и ёмкость конденсатора (пары проводников) – по формуле

где `varphi_1` и `varphi_2` — потенциалы отдельных проводников с зарядами `Q` и `-Q`. Не будь этого свойства, было бы непонятно, что именно понимать под `varphi`, `varphi_1` и `varphi_2`. Почему мы, например, не спрашиваем себя, какова ёмкость двух деревяшек? Да потому, что мы не можем говорить о едином потенциале даже одной деревяшки (в разных точках её потенциал будет, вообще говоря, разным).

Электроёмкость измеряется в фарадах: `1` фарад `=1` Ф `=1` Кл/`1`В.

В определение ёмкости конденсатора, т. е. пары проводников, входит один заряд. Дело в том, что наибольший практический интерес представляет случай, когда заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: `Q_1=-Q_2=Q`.

Хотя в определение электроёмкости входят заряд и потенциал `C=Q//varphi` (или разность потенциалов — для конденсатора `C=Q//(varphi_1-varphi_2)`) фактически ни от заряда, ни от потенциала (разности потенциалов) ёмкость не зависит, а определяется только геометрией проводника (да ещё диэлектрической проницаемостью среды, см. раздел, посвящённый диэлектрикам). Например, ёмкость уединённого проводящего шара радиуса `R` в вакууме равна

`C_»шара»=4pi epsilon_0R` (2.2.3)

(последняя формула получается непосредственно из формулы для потенциала уединённого шара `varphi=Q/(4pi epsilon_0)`), а ёмкость плоского конденсатора (Пример 24)

Последнее связано с тем, что потенциал уединённого проводника всегда пропорционален его заряду (а в конденсаторе разность потенциалов пропорциональна заряду); ёмкость же есть как раз коэффициент пропорциональности `Q=Cvarphi` (или `Q=C(varphi_1-varphi_2)`).

Нетрудно вычислить (воспользовавшись результатом Примера 18) ёмкость сферического конденсатора

`C=4pi epsilon_0(R_1R_2)/(R_2-R_1)`, (2.2.5)

где `R_1` и `R_2` — радиусы внутренней и внешней сфер.

Определить ёмкость шара размером с Землю. Радиус Земли `R=6370` км. Каким должен быть радиус металлического шара, чтобы его электроёмкость была равна `1` фараду?

По формуле (2.2.3) `C=4pi epsilon_0R~~0,71` мФ. Чтобы ответить на 2-ой вопрос, снова воспользуемся формулой (2.2.3), выразив из неё `R=1//4pi epsilon_0C=9*10^6` км, что почти в `13` раз больше радиуса Солнца.

Оценить, какого размера должны быть пластины плоского воздушного конденсатора в форме квадратов, расстояние между которыми `d=1` мм, чтобы его электроёмкость равнялась `1` фараду?

По формуле (2.2.4) имеем `C=epsilon_0L^2//d`, откуда `L~~10,6` км.

Как изменится электроёмкость плоского конденсатора с воздушным зазором между пластинами площади `S` каждая и с расстоянием между пластинами `d`, если между обкладками конденсатора вставить параллельно обкладкам металлическую пластину толщиной `delta

Внутри металлической пластинки напряжённость электрического поля равна нулю, поэтому эта область не вносит вклада в разность потенциалов между обкладками конденсатора. Напряжённость в воздушном промежутке между обкладками конденсатора останется такой же, какой была до внесения пластинки (в целом электрически не заряженная пластинка не изменяет напряжённости поля вне её). Ёмкость конденсатора без пластинки вычислялась бы так:

После внесения пластинки уменьшится ширина области пространства между обкладками конденсатора, занятая полем (от `d` до `d-delta`); в итоге

Результат не зависит от месторасположения пластинки.

В чем преимущество конденсаторов перед уединенным проводником

Буду покупать курсы для своего ребёнка Зарегистрироваться

Обучающийся

Сам буду проходить курсы Зарегистрироваться

Представитель школы

Буду заказывать услуги для своего образовательного учреждения и контролировать их исполнение Зарегистрироваться

Слушатель КПК

Буду проходить курсы повышения квалификации для учителей Зарегистрироваться

Об АПО

Напишите нам — мы всегда будем рады ответить

Контактные данные

• Работа в АПО
• Сведения об образовательной организации

Мы работаем:

• Понедельник — четверг: с 10:00 до 18:30 (дежурный сотрудник отвечает до 20:00)
• Пятница: с 10:00 до 18:00 (дежурный сотрудник отвечает до 20:00)
• Суббота — воскресенье: выходной

В чём преимущество конденсаторов перед уединенным проводником?

габариты. кондеры используют везде, а вот уединенный проводник я на практике не встречал.

Похожие вопросы

Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.