Электрическая емкость конденсатора

Уединенные проводники редко используются для накапливания электрических зарядов из-за их малой емкости, а также из-за того, что их емкость зависит от расположения окружающих тел. Этих недостатков лишены устройства, называемые конденсаторами. Они делаются в виде двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика. Чтобы окружающие тела не влияли на емкость конденсатора, электрическое поле должно быть локализовано между обкладками. Для этого обкладкам придают определенную форму и сообщают им равные по модулю разноименные заряды.

Электрическая емкость конденсатора – это физическая величина, численно равная отношению модуля заряда на одной из его обкладок к разности потенциалов между обкладками:

. (41.1)

Емкость конденсатора зависит от формы и размера обкладок, расстояния между ними и разделяющего их диэлектрика.

Конденсаторы можно классифицировать по разным признакам. В зависимости от материала диэлектрика, конденсаторы называют слюдяными, воздушными, стеклянными, керамическими, бумажными и т. д. По форме обкладок конденсаторы делятся на плоские, цилиндрические (трубчатые), сферические.

Получим формулы для расчета емкости наиболее используемых конденсаторов.

Для плоского конденсатора воспользуемся формулами (36.1) и (28.2):

.

Подставив полученное выражение в формулу (41.1) находим

. (41.2)

Для цилиндрического конденсатора (рис. 41.1), объединяя формулы (29.1), (36.4) и (41.1), получаем

. (41.3)

В тех случаях, когда расстояние между цилиндрическими проводниками, образующими конденсатор, много меньше , знаменатель дроби можно преобразовать следующим образом:

.

Подставляя полученный результат в формулу (41.3), находим

,

где – площадь S обкладки цилиндрического конденсатора.

В соответствии с этим формула емкости цилиндрического конденсатора принимает вид

.

Полученное выражение совпадает с формулой емкости плоского конденсатора. Этот пример показывает, что формула (41.2) является универсальной и применима для любого конденсатора, если расстояние между обкладками много меньше их линейных размеров.