Pladekondensator

Flad kondensator - fysisk forenkling, har taget begyndelsen af ​​de tidlige undersøgelser af elektricitet, som er en struktur, hvor elektrodeoverfladerne er i uniform på noget tidspunkt er parallelle.

formel

Folk er på udkig efter formler, der beskriver kapaciteten af ​​et fly kondensator. Læs nedenfor interessante og lidt kendte fakta, tørre matematiske tegn er også vigtige.

Først identificerede kapacitet flad kondensator Volta. I hans besiddelse var ikke endnu værdien - den potentielle forskel, kaldet spænding, men intuitivt korrekt videnskabsmand forklaret fænomenet. Størrelsen af ​​antallet af ladninger, fortolket som mængden af ​​elektrisk væske atmosfære - ikke helt rigtigt, men det ser ud til at være sandt. Ifølge udtrykt outlook kapacitet flad kondensator er forholdet mellem volumenet af akkumuleret elektrisk fluidum til forskellen af ​​atmosfæriske potentialer:

C = k / U.

Formlen gælder for alle kondensator, uanset struktur. Anerkendt som universelle. Specielt konstrueret til flade kondensatorer formel kapacitet, udtrykt i egenskaber af det dielektriske materiale, og de geometriske dimensioner:

I denne formel S betegner elektroder gennem området, som beregnes som produktet af parterne, og d - angiver afstanden mellem elektroderne. Andre symboler - dielektrisk konstant (8854 pF / m) og den dielektriske konstant af det dielektriske materiale. Elektrolytiske kondensatorer har sådan en stor kapacitet med god grund: opløsningen adskilt fra det ledende metaloxidlag er meget tynde. Derfor d er minimum. De kun negative - polære elektrolytiske kondensatorer, kan de ikke forbindes til AC kredsløb. Til dette formål, på anoden eller katoden, er markeret med et plus eller minus.

Flade kondensatorer er sjældne i dag, er det for det meste mikroskopisk Membrane teknologi, sagde, race overflader anses dominerende. Alle passive og aktive elementer er dannet gennem en sigte for at danne en slags film. Flade spoler, modstande og kondensatorer anvendes i form af ledende pastaer.

Materiale afhænger af den dielektriske kapacitans, hver egen struktur. Det menes, at det amorfe materiale er af ikke-orienterede dipoler, den elastisk befæstede i deres pladser. Når en ekstern elektrisk felt er reversibelt styret langs svækkelseslinier spændinger. Som et resultat heraf ladning akkumuleret indtil processen standser. Som udgangseffekten fra elektroder dipoler tilbage til plads, hvilket gør det muligt en ny arbejdscyklus. Så det er i drift en flad elektrisk kondensator.

fra historien

Først begyndte at udforske den store ophobning af afgift Alessandro Volta. Rapporten fra Royal Society i 1782 for første gang gav udtryk for ordet kondensator. I forståelse Volt elektroforus repræsenterer to parallelle plader, pumpes fra ether elektrisk fluid.

I oldtiden, al den viden kom ned til udtalelse fra videnskabsmænd, hvis Jordens atmosfære indeholder noget, der ikke er defineret enheder. Deltog elementære elektroskoper stand til at bestemme fortegnet for ladningen og dets eksistens ikke giver en indikation af beløbet. Videnskabsfolk simpelthen gnides med pels kroppens overflade og en bakke til forskning på området for påvirkning af enheden. Gilbert viste, at de elektriske og magnetiske vekselvirkninger bliver svagere med afstanden. Videnskabsfolk nogenlunde vidste, hvad de skal gøre, men undersøgelser har ikke skred frem.

Hypotesen om atmosfærisk elektricitet foreslået af Benjamin Franklin. Han undersøgte aktivt lyn og kom til den konklusion, at disse er manifestationer af den samme forenet kraft. Iværksættelse af en kite på himlen, han sat sammen et stykke legetøj silketråd til jorden og iagttog den bue. Det er farlige eksperimenter, og Benjamin gentagne gange risikerede sit liv af hensyn til videnskaben. Silketråd leder statisk elektricitet - det bevises af Stephen Gray, først samlet i 1732 et elektrisk kredsløb.

I 20 år (1752), Benjamin Franklin foreslog opførelsen af ​​den første lynafleder, lynbeskyttelse foretaget de nærliggende bygninger. Bare tænk over det! - først og fremmest vil jeg forventede huset brænder mod utilsigtet påvirkning. Benjamin Franklin foreslog en type kaldet positiv ladning (glas) og den anden negativ (harpiks). Så fysikere blev vildledt med hensyn til den sande retning af elektron bevægelse. Men hvor vil foretage en anden mening, når i 1802, baseret på erfaringerne fra russerne Petrova så, at anoden dannes fossa? Følgelig er positive charge partikler overføres til katoden, men i virkeligheden er det bevist luft plasmaioner.

I begyndelsen af ​​studiet volt elektriske fænomener allerede kendt, statisk elektricitet og det faktum, at de har de to tegn. Folk stædigt mente, at "flydende" er taget fra luften. Denne idé bedt forsøg med at gnide rav hår, ikke reproducerbar under vand. Derfor blev det logisk at antage, at elektricitet kan forekomme alene fra Jordens atmosfære, som naturligvis ikke er sandt. For eksempel har mange løsninger undersøgte Humphrey Davy, lede elektrisk strøm.

Grunden derfor er anderledes - ved at gnide rav undersøiske friktionskraft faldt i snesevis eller hundredvis af gange, og ladningen spredes af væskevolumen. Derfor kun processen ineffektiv. I dag, hver minearbejder ved, at olien er elektrificeret af friktion mod røret uden luft. Følgelig atmosfæren til "fluid" ikke som en obligatorisk bestanddel.

Den største plade kondensator i verden

En sådan systematisk, men er fundamentalt forkerte fortolkninger har ikke stoppet Volta på forskning sti. Han studerede hårdt elektroforus så perfekt generator af tiden. Den anden var en kugle af svovl Otto von Guericke opfundet et århundrede tidligere (1663). Dens design har ændret sig lidt, men efter opdagelsen af ​​Stephen Gray ladning begyndte at tage ud med hjælp af guider. For eksempel i den elektrostatiske maskine metal anvendes kam-omformere.

I lang tid videnskabsmænd blev svinge. Elektrostatisk maskine 1880 har ret til at blive betragtet som den første kraftige udledning generator giver dig mulighed for at få en bue, men den sande magt elektronerne opnået i Van de Graaff (1929), hvor den potentielle forskel på enheden megavolt. Til sammenligning - stormen sky, ifølge Wikipedia, den opdager potentiale i forhold til jorden i gigavolt enheder (tre størrelsesordener højere end i den menneskelige maskine).

Sammenfattende, med en vis grad af sikkerhed sige, at naturlige processer anvendes som princip handling elektrificering ved friktion, slag og andre typer, og kraftfuld cyklon er den største af de kendte flade kondensatorer. Lightning viser, hvad der sker, når det dielektriske (atmosfæren) ikke kan modstå den påtrykte potentialforskel og pauser. Præcis samme, der sker i en flad kondensator, skabt af mennesket, hvis spændingen er for høj. Opdeling irreversibel fast dielektrikum, og en lysbue er ofte årsag til smeltende elektroder og maskinfejl.

Elektroforus

Så tog Volta op studiet af modeller af naturlige processer. Elektroforus optrådte første gang i 1762, tegnet af Johann Karl Wilcke. En virkelig populær enhed bliver efter rapporter Volta Royal Society (midten af ​​70'erne af det XVIII århundrede). Volta har givet instrumentet det nuværende navn.

Elektroforus stand til at akkumulere en elektrostatisk ladning dannet af friktion coat gummi stykke. Den består af to plane, indbyrdes parallelle elektroder:

• Bunden er et tyndt stykke gummi. Tykkelsen vælges af hensyn til effektiviteten af ​​indretningen. Hvis vi vælger et stykke fast, betydelig del af energien vil blive akkumuleret i den dielektriske af orienteringen af ​​dens molekyler. Der fejres i moderne flad kondensator, hvor det dielektriske anbringes at øge elektroomkosti.
• Den øvre plade af tyndt stål lægges oven, når ladningen allerede opstået friktion. På grund af påvirkning af overskydende negativ ladning er dannet på den øvre overflade er fjernet på jordslutter, således at når to plader Fradocking ikke forekom gensidig kompensation.

Det transporterende princip i parallel-plade kondensator er allerede klart. En operatør gnider gummi pels, efterlader en negativ ladning. Øverste stykke metal er sat. På grund af den store overfladeruhed er ikke i kontakt, men er adskilt fra hinanden. Som et resultat, indflydelsen af ​​den elektrificerede metal. Elektronerne frastødes gummioverflade afgift og gå til det eksterne plan, hvor operatøren fjerner dem gennem jordforbindelse lille momentan touch.

Bunden af ​​metalpladen forbliver positivt ladet. Når fradocking de to overflader, er denne virkning bibeholdes i materialet iagttages mangel på elektroner. Og meget gnist, hvis du rører en metalplade. Denne erfaring er tilladt på en enkelt opladning gummi prodelyvat hundredvis af gange, dens overflade statisk modstand er ekstremt stor. Det tillader ikke gratis at flyde. Demonstration beskrevet eksperiment, Volta tiltrukket sig opmærksomhed fra den videnskabelige verden, men undersøgelser har ikke bevæget sig fremad, med undtagelse af de opdagelser af Charles Coulomb.

I 1800, Alessandro giver skub i udviklingen af ​​forskning inden for el, opfandt den berømte Voltaic strømkilde.

Udformningen af ​​den flade kondensator

Elektroforus er konstrueret af første plane kondensatorer. Hans plader er stand til at lagre kun en statisk ladning, ellers er det umuligt at elektrificere gummi. Surface ekstremt lange butikker elektroner. Volta endda foreslået at fjerne dem gennem en stearinlysflamme ioniseret luft eller ultraviolet stråling fra solen. I dag er hver skolebarn ved, at fænomenet er udført med vand. Men elektroforus derefter nødt til at tørre.

I dagens verden, blev bundpladen belagt med teflon eller plast. De er godt at få statisk elektricitet. Dielektrisk bliver luft. For at gå til opførelse af et moderne kondensator, er det nødvendigt både at gøre metalplader. Så, i tilfælde af en opladning elektrificering spredt sig til den anden, og hvis den anden terminal er jordet, den oplagrede energi er lagret en vis tid.

Margin elektroner afhænger af det dielektriske materiale. For eksempel findes blandt moderne kondensatorer:

1. Mica.
2. Air.
3. Elektrolytisk (oxid).
4. Keramisk.

På vegne lagt dielektrisk materiale. Sammensætningen afhænger direkte af den kapacitet, der kan øges mange gange. Rolle dielektrika forklaret ovenfor, deres parametre bestemmes direkte stoffets struktur. Men mange materialer med høj ydelse, undlader at bruge på grund af deres uegnethed. For eksempel vand har en høj dielektricitetskonstant.