Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Электричество и магнетизм → Электростатика ↓


Конденсаторы и емкость


Конденсаторы являются важными компонентами в электрических и электронных схемах. Чтобы понять конденсаторы, мы сначала должны понять концепцию емкости, которая является мерой способности конденсатора накапливать электрический заряд. В этом руководстве мы исследуем конденсаторы, их работу, что такое емкость и различные применения конденсаторов.

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это устройство, которое накапливает электрическую энергию в электрическом поле. Он состоит из двух проводников, разделенных диэлектриком (изолирующим материалом). Когда к проводникам прикладывается напряжение, течет электрический ток, и заряд накапливается на проводниках, создавая электрическое поле в диэлектрике.

Q = C × V

В приведенном выше уравнении:

  • Q — это заряд (в кулонах), хранящийся в конденсаторе.
  • C — это емкость конденсатора (в фарадах).
  • V — это напряжение (в вольтах) на конденсаторе.

Визуальный пример конденсатора

Выше показана простая схема конденсатора с двумя параллельными проводящими пластинами, разделенными изоляционным материалом.

Понимание емкости

Емкость определяется как способность конденсатора накапливать электрический заряд на единицу напряжения. Единица измерения емкости — фарад (Ф), что является большой единицей. Обычно значения конденсаторов выражаются в микрофарадах (μF), нанофарадах (nF) или пикофарадах (pF).

Емкость конденсатора зависит от трех основных факторов:

  1. Площадь пластин: Увеличение площади пластин увеличивает емкость, так как может быть накоплено больше заряда.
  2. Расстояние между пластинами: Меньшее расстояние между пластинами увеличивает емкость, так как увеличивается сила электрического поля внутри диэлектрика.
  3. Диэлектрический материал: Тип диэлектрического материала между пластинами влияет на емкость. Материалы с высоким диэлектрическим постоянным имеют высокую емкость.

Уравнение для емкости

Емкость C конденсатора с параллельными пластинами можно вычислить по формуле:

C = (ε × A) / d

В этом уравнении:

  • ε — это диэлектрическая проницаемость материала между пластинами.
  • A — это площадь пластины.
  • d — это расстояние между пластинами.

Принцип работы конденсатора

Изначально, когда напряжение прикладывается к конденсатору, электрическое поле формируется через диэлектрик, так как электроны накапливаются на одной пластине и покидают другую. Со временем заряд накапливается, и энергия хранится как электростатическое поле. Когда цепи требуется энергия, конденсатор может высвободить эту накопленную энергию, разряжая накопленный электрический заряд.

Визуализация электрического поля в конденсаторе

Синяя линия между пластинами символизирует электрическое поле, создаваемое при зарядке конденсатора.

Типы конденсаторов

Существует множество типов конденсаторов, каждый с особыми характеристиками и использованиями. Некоторые из распространенных типов следующие:

  • Керамические конденсаторы: Известны своим небольшим размером и стабильными электрическими свойствами. Используются в высокочастотных приложениях.
  • Электролитические конденсаторы: Известны своими высокими значениями емкости и подходят для фильтрации источников питания.
  • Пленочные конденсаторы: Известны своей стабильностью и надежностью. Используются в аудио, энергетических и высоковольтных приложениях.
  • Танталовые конденсаторы: Известны своим компактным размером и использовании в портативных устройствах.

Применения конденсаторов

Конденсаторы играют важную роль во множестве электронных схем и применений, включая:

  • Хранение энергии: Конденсаторы накапливают энергию и обеспечивают питание при необходимости, например, в фотографиях со вспышкой.
  • Фильтрация сигналов: В аудио и сигнальных приложениях конденсаторы фильтруют нежелательные частоты.
  • Условие питания: Конденсаторы стабилизируют напряжение и поток питания в электронных схемах.
  • Настройка цепей: Конденсаторы используются с индукторами для настройки радиоприемников и телевизоров на определенные частоты.
  • Пускатель мотора: В электрических моторах конденсаторы обеспечивают фазовый сдвиг для пускового момента.

Схемы с конденсаторами в последовательных и параллельных соединениях

Конденсаторы могут быть подключены в последовательные или параллельные соединения, что влияет на общую емкость.

Конденсаторы в последовательном соединении

Когда конденсаторы соединены в последовательности, общая емкость Ct определяется по формуле:

1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Cn

Общая емкость меньше, чем у любого отдельного конденсатора в последовательности.

Параллельные конденсаторы

Когда конденсаторы соединены параллельно, общая емкость Ct просто:

Ct = C1 + C2 + C3 + ... + Cn

Общая емкость равна сумме всех индивидуальных емкостей.

Резюме

Конденсаторы — важные компоненты в физике и инженерии, особенно в области электроники. Они накапливают электрическую энергию, фильтруют сигналы и стабилизируют напряжение. Понимание емкости и работы конденсаторов имеет решающее значение для проектирования и работы с современными электронными системами. Это руководство представляет собой обзор конденсаторов, емкости и роли конденсаторов в различных приложениях. Освоив концепции емкости, оценив различные типы конденсаторов и поняв их применения, вы сможете использовать мощь конденсаторов в практических сценариях.


Десятый класс → 5.1.6


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (5.1.5)
Electric potential and potential difference
Следующий (5.2) →
Ток электричества

Комментарии 



Конденсаторы и емкость

https://www.physicsflow.com/g10/5.1.6?pfal=ru