Потенциал металлического уединенного тела с увеличением сообщенного
ему заряда возрастает. При этом заряд и потенциал связаны между собой
соотношением:
Q = C ψ (1.17)
Здесь С – коэффициент пропорциональности, электрическая емкость тела. Таким образом, электрическая емкость С определяет заряд, который нужно сообщить телу чтобы вызвать повышение его потенциала на 1 В. Единицей емкости, как следует из формулы является кулон на вольт, или фарад: Кл/В=Ф. На практике пользуются более мелкими единицами –микрофарадом (1 мкФ =10 -6 Ф) или пикофарадом (1пФ=10 -12 Ф). В технике для получения емкостей используют конденсаторы-устройства, состоящие из двух металлических проводников, разделенных диэлектри- ком, и предназначенные для использования их емкости. Условное изобра- жение конденсатора показано на рис. 1.6. В частности, плоский конден- сатор состоит из двух параллельных пластин расстояние между которыми мало по сравнению с их размерами (рис.1.6 ).
Рис. 1.6.
При подключении к источнику постоянного напряжения происходит заряд- ка конденсатора, свободные электроны пластины, соединенной с положи- тельным полюсом источника, переходят через источник на пластину, соеди- ненную с его отрицательным полюсом. Этот процесс закончится, когда разность потенциалов между пластинами окажется равной напряжению между зажимами источника. В результате одна пластина конденсатора получает заряд +Q, а другая – Q. При этом заряд Q и напряжение U между пластинами связаны соотношением:
Q = C U откуда C = Q / U (1.18)
Здесь C- электрическая емкость конденсатора. Таким образом, электри- ческая емкость С конденсатора определяет заряд, который нужно сооб- щить одной его пластине, чтобы вызвать повышение напряжение между пластинами на 1 В. В случае плоского конденсатора
C = ε r ε 0 S/ l (1.19)
где ε r — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, разделяющего пластины конденсатора; ε 0 — электрическая постоянная;
S — площадь одной пластины ( м2) , l — расстояние между пластинами (м).
На практике нужную емкость получают, прибегая к различным способам соединения стандартных конденсаторов.
При параллельном соединении конденсаторов потенциал пластин, соединенных с положительным полюсом источника, одинаков и равен потенциалу этого полюса. Следовательно, напряжение, приложенное к конденсаторам, одинаково; а общая, или эквивалентная, емкость при парал-
лельном соединении конденсаторов равна сумме емкостей отдельных
конденсаторов:
С = С 1 + С 2 + С 3 (1.20)
При последовательном соединении конденсаторов на пластинах будут
одинаковые заряды. При последовательном соединении двух конденсаторов
общая, или эквивалентная, емкость равна:
С = С 1 С 2 / (С 1 + С 2) (1.21)