Общие сведения о конденсаторах

Расчетно-графическое задание.

По дисциплине: Физика

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Расчет силовых характеристик электростатического пинцета

Вариант №20

Выполнил: студент гр.ИГ-11-2 ______________ /Селеваненко Н.В./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Руководитель: доцент ____________ / Пщелко Н.С./

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2012 г.

Общие сведения о конденсаторах

Конденсаторы – это электрические приборы для накопления электрических зарядов. Основной характеристикой конденсатора является его емкость, характеризующая способность конденсатора накапливать электрический заряд. Электроемкость конденсатора определяется отношением его заряда к разности потенциалов (напряжению) на пластинах

. (1)

Удельная емкость характеризуется отношением емкости к объему диэлектрика.

Емкость плоского конденсатора

, (2)

где S - площадь его пластин, l - расстояние между пластинами, e - диэлектрическая проницаемость (относительная) среды, заполняющей конденсатор, - электрическая постоянная.

Емкость батареи из n конденсаторов, соединенных параллельно,

. (3)

Емкость батареи из n конденсаторов, соединенных последовательно,

. (4)

Энергия заряженного конденсатора

. (5)

Существует множество видов конденсаторов. По виду диэлектрика: воздушные, полимерные, слюдяные, керамические, электролитические и др. По величине емкости: постоянные, переменные. По форме обкладок: плоские, сферические, цилиндрические.

Таблица 1. Виды конденсаторов по форме обкладок

название	Емкость	Схема
Плоский конденсатор
Цилиндрический конденсатор
Сферический конденсатор

Сила притяжения между двумя разноименно заряженными обкладками конденсатора рассчитывается как произведение пондеромоторного давления , создаваемого электростатическими силами, на площадь обкладки конденсатора :

, (6)

где

, (7)

а - напряженность электрического поля в конденсаторе.

Конденсаторы соединяются двумя способами: параллельно и последовательно.

Таблица 2. Виды соединения конденсаторов

Соединение	Параллельное	Последовательное
Схема
Сохраняющаяся величина	U=U1=U2=…=Un=const	Q=Q1=Q2=…=Qn=const
Суммарная величина	Q=Q1+Q2+…+Qn	U=U1+U2+…+Un
Результирующая электроемкость
Сопротивление R	R=R1+R2+…+Rn

Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными сопротивлением и индуктивностью. С высокой степенью точности, эквивалентную схему реального конденсатора можно представить следующим образом:

Таблица 3. Эквивалентная схема конденсатора

§ C — собственная ёмкость конденсатора; § r — сопротивление изоляции конденсатора; § R — эквивалентное последовательное сопротивление; § L — эквивалентная последовательная индуктивность.

Рис.1. Схематическое (не в масштабе) изображение электростатического пинцета.

1 – воздушный зазор толщиной с диэлектрической проницаемостью и напряженностью электрического поля в нем; 2 – диэлектрическое защитное покрытие толщиной с диэлектрической проницаемостью и напряженностью электрического поля в нем; 3 – электрод с «тянущей» площадью ; изолятор; 5 - металлический корпус – трубка; 6 – малогабаритный высоковольтный источник питания напряжением (конденсатор большой емкости, имеющий малые токи утечки); 7 – переключатель режимов работы; 8 – поднимаемая электропроводящая (полупроводящая) плоская деталь массой ; высокоомный резистор, предназначенный для ограничения тока до безопасных значений (в положении 1 ключа ), а также для ограничения тока разрядки (в положении 2 ключа ).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: