Физика 9 кл. Конденсатор – Класс!ная физика

Физика 9 кл. Конденсатор

Подробности

Просмотров: 180

 

1. Для чего предназначен конденсатор?

Конденсатор – это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля.

2. Что представляет собой простейший конденсатор? Как обозначается на схемах?

Конденсатор представляет собой устройство из двух одинаковых металлических пластин (обкладок), которые расположены параллельно и разделены диэлектриком.
Обозначение конденсатора на электрических схемах:

3. Что понимают под зарядом конденсатора?

Под зарядом конденсатора понимается величина заряда q на одной из его обкладок.

4. Как зарядить конденсатор?

Чтобы зарядить конденсатор, надо соединить обкладки конденсатора с источником постоянного напряжения.
При этом обкладки конденсатора заряжаются равными по величине, но противоположными по знаку зарядами (+q и ~q).

5. Чему равен заряд q конденсатора?

Заряд q конденсатора прямо пропорционален напряжению U между обкладками конденсатора и емкости конденсатора:

6. Что называется емкостью конденсатора?

Коэффициент пропорциональности С называется электрической емкостью (электроемкостью, емкостью) конденсатора.
Единица электроемкости в СИ – 1 Фарад (Ф) – получила свое название в честь Майкла Фарадея.

1 Ф равен емкости такого конденсатора, между обкладками которого возникает напряжение 1 В при сообщении конденсатору заряда 1 Кл.

7. От чего и как зависит емкость конденсатора?

Емкость конденсатора зависит от площади пластин (S) конденсатора и расстояния между ними.
Емкость конденсатора зависит также от свойств используемого диэлектрика между обкладками конденсатора.

Чем больше площадь пластин (S) и чем меньше расстояние между ними (d), тем больше емкость конденсатора (С).

8. Как включать несколько конденсаторов в электрическую цепь?

Иногда для получения требуемой емкости несколько конденсаторов соединяют в батарею.

а) Конденсаторы можно включать в электрическую цепь параллельно.

Общая емкость конденсаторов, включенных в электрическую цепт параллельно, равна сумме емкостей отдельных конденсаторов:

С = С1 + С2 + С3

б) Конденсаторы можно включать в электрическую цепь последовательно.

Общая емкость конденсаторов, включенных в электрическую цепь последовательно, рассчитывается, исходя из формулы:

1/С = 1/С1 + 1/С2 + 1/С3

Здесь общая емкость включенных конденсаторов всегда меньше, чем наименьшая емкость любого из них.

9. Как выглядит электрическое поле между обкладками конденсатора?

Электрическое поле конденсатора сосредоточено между его обкладками, если их размеры значительно больше расстояния между ними.
Линии электрического поля плоского конденсатора параллельны и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга.
Значит поле такого конденсатора однородно.

10. По какой формуле определяется энергия заряженного тденсатора?

При зарядке конденсатора внешними силами совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов.
По закону сохранения энергии работа внешних сил равна энергии поля конденсатора.
При разрядке конденсатора за счет этой энергии может быть совершена работа.

Энергию электрического поля конденсатора можно рассчитать по формуле:

Энергия конденсатора данной емкости тем больше, чем больше его заряд.

11. Как на опыте доказать, что благодаря запасенной энергии конденсатора можно совершить работу?

Чтобы зарядить конденсатор, подключим его к источнику тока, поставив переключатель в положение 1.
При зарядке конденсатора внешними силами в цепи совершается работа по разделению положительных и отрицательных зарядов.
По закону сохранения энергии работа внешних сил равна энергии поля конденсатора.
Конденсатор зарядился – конденсатор накопил энергию.

Через некоторое время переведем переключатель в положение 2, замкнув цепь с конденсатором и лампой.
В результате разрядки конденсатора через лампу пройдет ток, и возникнет кратковременная вспышка.
При вспышке раскаленная током нить лампы выделяет энергию в виде света и тепла.

Это потенциальная энергия электрического поля конденсатора преобразовалась во внутреннюю энергию нити накала и излучилась в виде света и тепла.
То есть при разрядке конденсатора за счет энергии конденсатора была совершена работа.

12. Как устроен конденсатор переменной емкости? Где он нашел наиболее широкое применение?

В радиотехнических устройствах часто используются конденсаторы переменной емкости.
Конденсатор переменной емкости состоит из системы подвижных и неподвижных пластин.
Подвижные пластины, можно вращать вокруг оси, меняя тем самым емкость конденсатора.
Для увеличения емкости подвижные пластины вдвигают в пространство между неподвижными пластинами.
Для уменьшения емкости подвижные пластины выдвигают из пространство между неподвижными пластинами.

При этом изменение емкости переменного конденсатора достигается изменением суммарной площади обкладок.

Следующая страница – смотреть

Назад в “Оглавление” – смотреть

Урок 9. конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного электрического тока – Физика – 11 класс

Физика, 11 класс

Урок 9. Конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного электрического тока

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

Процессы, происходящие в цепи переменного электрического тока при наличии конденсатора и катушки индуктивности;

Устройство и принцип действия генератора переменного тока и трансформатора;

Автоколебания;

Проблемы передачи электроэнергии и способы повышения эффективности её использования.

Глоссарий по теме

Автоколебания – незатухающие колебания в системе, поддерживаемые за счет постоянного источника энергии.

Электрические машины преобразующие механическую энергию в электрическую называются генераторами.

Трансформатор – устройство, применяемое для повышения или понижения переменного напряжения.

Коэффициент трансформации – величина равная отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2014. – С. 86 – 95.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2014. – С. 128 – 132.

Степанова. Г.Н. Сборник задач по физике. 10-11 класс. М., Просвещение 1999 г.

Е.А. Марон, А.Е. Марон. Контрольные работы по физике. М., Просвещение, 2004

Основное содержание урока

Переменный ток, которым мы пользуемся, вырабатывается с помощью генераторов переменного тока на электростанциях. Для передачи произведенной электроэнергии строятся линии электропередачи. В каждом населенном пункте имеются трансформаторы. Какую роль играют трансформаторы при передаче электроэнергии? Об этом мы поговорим на данном уроке.

В июле 1832 года Фарадей получил анонимное письмо, в котором автор описывал устройство созданного им генератора постоянного тока. Ознакомившись с содержанием письма Фарадей тут же отослал его в редакцию научного журнала. Автор этого письма не назвал себя, его фамилия осталась неизвестной.

Электрические машины преобразующие механическую энергию в электрическую называются генераторами. Впоследствии генераторы постоянного тока непрерывно совершенствовались. Потом, когда начали использовать переменный ток они уступили место генераторам переменного тока. Переменный ток в основном вырабатывается генераторами переменного тока. Простой моделью генератора может служить прямоугольная рамка, вращающаяся в магнитном поле. При вращении рамки, магнитный поток пронизывающий площадь поверхности, ограниченную рамкой, меняется по гармоническому закону:

N- число витков.

Возникает ЭДС индукции который меняется по гармоническому закону.

ЭДС индукции в рамке равна:

Если с помощью контактных колец и скользящих по ним щёток соединить концы рамки с электрической цепью, то в цепи возникнет переменный ток.

В современной энергетике для производства электроэнергии используются электромеханические индукционные генераторы. Принцип действия таких генераторов основан на явлении электромагнитной индукции. Основными частями генератора являются статор и ротор. Неподвижная часть генератора называется статором, а вращающаяся – ротором.

Постоянный ток не может идти по цепи содержащей конденсатор, т. к. цепь оказывается разомкнутой. При включении конденсатора в цепь переменного тока конденсатор будет периодически заряжаться и разряжаться с частотой равной частоте приложенного напряжения. В результате периодически меняющихся процессов зарядки и разрядки конденсатора в цепи течет переменный ток. Лампа накаливания, включенная в цепь переменного тока последовательно с конденсатором кажется горящей непрерывно, т.

к. при высокой частоте колебаний силы тока человеческий глаз не способен заметить периодического ослабления нити накала. Конденсатор оказывает сопротивление прохождению тока. Это сопротивление называют ёмкостным.

Величину Х_C, обратную произведению циклической частоты на электрическую ёмкость конденсатора называют ёмкостным сопротивлением.

Ёмкостное сопротивление не является постоянной величиной. Мы видим, что конденсатор оказывает бесконечно большое сопротивление постоянному току. Чем больше ёмкость конденсатора и частота колебаний, тем больше ток перезарядки. При наличии в цепи переменного тока конденсатора колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения конденсаторе на 90º. Сдвиг фазы колебаний силы тока на 90º относительно фазы колебания напряжения на конденсаторе приводит к тому, что мощность переменного тока в течение одной четверти периода имеет положительный знак, а в течение второй четверти – отрицательный. Поэтому среднее значение мощности за период равно нулю.

Индуктивность в цепи, так же, как и ёмкость, влияет на силу переменного тока. Объясняется это явлением самоиндукции. В любом проводнике, по которому протекает переменный ток, возникает ЭДС самоиндукции. При подключении катушки к источнику постоянного напряжения сила тока в цепи нарастает постепенно. Возникающее при этом вихревое электрическое поле тормозит движение электронов. Лишь спустя некоторое время сила тока достигает максимального значения, соответствующего данному постоянному напряжению. Если напряжение быстро меняется, то сила тока не будет успевать достигать тех значений, которые она приобрела бы при постоянном напряжении. Следовательно, максимальное значение силы переменного тока ограничивается индуктивностью цепи и его частотой колебаний.

Величину Х_L, равную произведению циклической частоты на индуктивность, называют индуктивным сопротивлением.

Если частота равна нулю, то индуктивное сопротивление тоже равно нулю. Поэтому постоянный ток как бы не «замечает» катушку индуктивности в цепи.

Колебания напряжения на катушке опережают по фазе колебания силы тока на 90º.

Сдвиг фазы колебаний приводит к тому, что средняя мощность за период колебаний равна нулю.

Генератор на транзисторе используется для создания высокочастотных электромагнитных колебаний.

Для потребления электрической энергии нужно доставить его от источника к потребителю. Для этого строят линии электропередачи. При передаче электроэнергии на расстояние возникают потери энергии вследствие нагревания проводов. Тепловые потери можно определить используя закон Джоуля – Ленца:

Из этой формулы следует, что для уменьшения потерь энергиинужно уменьшить сопротивление или повысить напряжение. Уменьшения сопротивления проводов ЛЭП требует увеличения их площади поперечного сечения, что приведет к увеличению массы проводов. Увеличение массы проводов связано с большими расходами на укрепление столбов линии электропередачи, для их удержания и на производство металла для них. Наиболее эффективным является увеличение напряжения.

Для изменения напряжения в сети используют трансформаторы. Трансформатор был изобретен в 1876 году Яблочковым и в 1882 году усовершенствован Усагиным. Простейший трансформатор состоит из двух катушек, надетых на общий замкнутый стальной сердечник. Эти катушки называются обмотками трансформатора. Обмотка трансформатора, подключаемая к источнику переменного напряжения, называют первичной, а другая к которой присоединяют нагрузку – вторичной. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в трансформаторе возникает переменное магнитное поле. Это поле пронизывает обе обмотки и в них возникает вихревое электрическое поле, которое действуя на заряженные частицы во вторичной обмотке способствует возникновению в ней переменного напряжения.

Величина равная отношению напряжений в первичной и вторичной обмотках трансформатора называют коэффициентом трансформации. Его обозначают буквой «k».

k– коэффициент трансформации.

U₁ и_{U2 – напряжения на первичной и на вторичной обмотке.}

N₁ и _{N2– число витков на первичной и на вторичной обмотке.}

Если k < 1 – трансформатор повышающий,

k > 1 – трансформатор понижающий.

КПД трансформатора равен отношению мощности в нагрузке к мощности, подаваемой из сети на первичную обмотку:

Для передачи электроэнергии на расстояние напряжение повышают с помощью трансформатора, а для потребления – понижают. В массивных проводниках при изменении магнитного поля возникают индукционные токи (токи Фуко), которые нагревают проводник. Чтобы эти индукционные токи не нагревали сердечник трансформатора его делают не сплошным, а из отдельных пластин, скрепленных вместе.

Закон Ома гласит: значение тока в цепи переменного тока прямо пропорционально напряжению в цепи и обратно пропорционально полному сопротивлению цепи.

Из формулы закона Ома для переменного тока мы видим, что при постоянной амплитуде напряжения, амплитуда силы тока зависит от частоты. Амплитуда силы тока будет максимальной, если полное сопротивление минимально. Полное сопротивление цепи минимально при равенстве индуктивного и ёмкостного сопротивления. В этом заключается условие возникновения резонанса в электрической цепи.

Резонанс в электрической цепи – это явление резкого возрастания амплитуды колебаний силы тока в контуре при совпадении частоты вынужденных колебаний с частотой собственных колебаний контура.

 Явление резонанса широко используется в радиотехнике, в схемах настройки радиоприемников. Меняя электроемкость конденсатора в колебательном контуре можно настроить его на нужную волну, т.е. выделить частоту на которой работает передающая станция

Разбор тренировочных заданий

1. Каково амплитудное значение ЭДС, возникающей в рамке из 50 витков, если она вращается с циклической частотой 180 рад/с в магнитном поле индукцией 0,4 Тл? Площадь рамки 0,02 м².

Дано:

N=50

ω=180 рад/с

B=0,4 Тл

S=0,02 м²

_________

Ԑ_m=?

Решение:

Ответ: 72 В.

2. Катушка с индуктивностью 0,08 Гн присоединена к источнику переменного тока частотой 1000 Гц. При этом вольтметр показывает 100 В. Определить амплитуду тока в цепи. Ответ округлить до десятых.

Дано:

L=0,08 Гн

ν= 1000 Гц

U=100 В

__________

I_m=?

Решение:

Напишем закон Ома для переменного тока

Т.к. Х_C и R равны нулю, то

Учитывая, что , получаем:

Найдем амплитудное значение напряжения:

Подставим числовые данные в формулу для расчета амплитуды силы тока:

Ответ: I_m = 0,3 А.

Формула заряда конденсатора, q

По назначению конденсатор можно сравнить с батарейкой. Но имеется принципиальное отличие в работе данных элементов. Существуют отличия в предельной емкости и скорости зарядки конденсатора и батарейки.

Формула заряда конденсатора

Величина заряда конденсатора (q) связана с его емкостью (C) и разностью потенциалов (U) между его обкладками как:

   

где q – величина заряда одной из обкладок конденсатора, а – разность потенциалов между его обкладками.

Электроемкость конденсатора — это величина, которая зависит то размеров и устройства конденсатора.

Заряд на пластинах плоского конденсатора равен:

   

где – электрическая постоянная; – площадь каждой (или наименьшей) пластины; – расстояние между пластинами; – диэлектрическая проницаемость диэлектрика, который находится между пластинами конденсатора.

Заряд на обкладках цилиндрического конденсатора вычисляется при помощи формулы:

   

где l – высота цилиндров; – радиус внешней обкладки; – радиус внутренней обкладки.

Заряд на обкладках сферического конденсатора найдем как:

   

где – радиусы обкладок конденсатора.

Заряд конденсатора связан с энергией поля (W) внутри него:

   

Из формулы (6) следует, что заряд можно выразить как:

   

Рассмотрим последовательное соединение из N конденсаторов ( рис. 1).

   

Здесь (рис.1) положительная обкладка одного конденсатора соединяется с отрицательной обкладкой следующего конденсатора. При таком соединении, обкладки соседних конденсаторов создают единый проводник. У всех конденсаторов, соединенных последовательно на обкладках имеются равные по величине заряды.

При параллельном соединении конденсаторов (рис.2), соединяют обкладки, имеющие заряды одного знака. Суммарный заряд соединения (q) равен сумме зарядов конденсаторов.

   

Примеры решения задач по теме «Заряд конденсатора»

Все формулы по физике за 7 класс с пояснениями — таблица и шпаргалки

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Шпаргалки по физике за 7 класс

В рамках одной статьи сложно охватить весь курс по физике, но мы осветили основные темы за 7 класс и этого достаточно, чтобы освежить знания в памяти. Скачайте и распечатайте обе шпаргалки — одна из них (подробная) пригодится для вдумчивой подготовки к ОГЭ и ЕГЭ, а вторая (краткая) послужит для решения задач.

Скачать PDF со всеми формулами и определениями по физике за 7 класс.

Скачать PDF со всеми формулами и определениями по физике за 7 класс (мелко на одной странице).

Для тех, кто находится на домашнем обучении или вынужден самостоятельно изучать материал ввиду пропусков по болезни, рекомендуем также учебник по физике А. В. Перышкина с формулами за 7 класс и легкими, доступными пояснениями по всем темам. Он был написан несколько десятилетий назад, но до сих пор очень популярен и востребован.

Измерение физических величин

Измерением называют определение с помощью инструментов и технических средств числового значения физической величины. Результат измерения сравнивают с неким эталоном, принятым за единицу. В итоге значением физической величины считается полученное число с указанием единиц измерения.

В курсе по физике за 7 класс изучают правила измерений с использованием приборов со шкалой. Если цена деления шкалы неизвестна, узнать ее можно с помощью следующей формулы:

ЦД = (max − min) / n, где ЦД — цена деления, max — максимальное значение шкалы, min — минимальное значение шкалы, n — количество делений между ними.

Вместо максимального и минимального можно взять любые другие значения шкалы, числовое выражение которых нам известно.

Выделяют прямое и косвенное измерение:

• при прямом измерении результат можно увидеть непосредственно на шкале инструмента;

• при косвенном измерении значение величины вычисляется через другую величину (например, среднюю скорость определяют на основе нескольких замеров скорости).

Для удобства и стандартизации измерений в 1963 году была принята Международная система единиц СИ. Она регламентирует, какие единицы измерения считать основными и использовать для формул. Обозначения этих единиц также учат в программе по физике за 7 класс.

Механическое движение: формулы за 7 класс

Механическое движение — перемещение тела в пространстве, в результате которого оно меняет свое положение относительно других тел. Закономерности такого движения изучают в рамках механики и конкретно ее раздела — кинематики.

Для того, чтобы описать движение, требуется тело отсчета, система координат, а также инструмент для измерения времени. Это составляющие системы отсчета.

Изучение механического движения в курсе по физике за 7 класс включает следующие термины:

• Перемещение тела — минимальное расстояние, которое соединяет две выбранные точки траектории движения.

• Траектория движения — мысленная линия, вдоль которой перемещается тело.

• Путь — длина траектории тела от начальной до конечной точки.

• Скорость — быстрота перемещения тела или отношение пройденного им пути ко времени прохождения.

• Ускорение — быстрота изменения скорости, с которой движется тело.

Равномерное движение — механическое движение, при котором тело за любые равные промежутки времени проходит одно и то же расстояние.

Формула скорости равномерного прямолинейного движения:

V = S / t, где S — путь тела, t — время, за которое этот путь пройден.

Формула скорости равномерного криволинейного движения:

где S₁ и S₂ — отрезки пути, а t₁ и t₂ — время, за которое был пройден каждый из них.

Единица измерения скорости в СИ: метр в секунду (м/с).

Формула скорости равноускоренного движения:

V = V₀ + at, где V₀— начальная скорость, а — ускорение.

Единица измерения ускорения в СИ: м/с².

Сила тяжести, вес, масса, плотность

Формулы, понятия и определения, описывающие эти физические характеристики, изучают в 7 классе в рамках такого раздела физики, как динамика.

Вес тела или вещества — это физическая величина, которая характеризует, с какой силой оно действует на горизонтальную поверхность или вертикальный подвес.

Обратите внимание: вес тела измеряется в ньютонах, масса тела — в граммах и килограммах.

Формула веса:

P = mg, где m — масса тела, g — ускорение свободного падения.

Ускорение свободного падения возникает под действием силы тяжести, которой подвержены все находящиеся на нашей планете тела.

g = 9,806 65 м/с² или 9,8 Н/кг

Если тело находится в покое или в прямолинейном равномерном движении, его вес равен силе тяжести.

F_тяж = mg

Но эти понятия нельзя отождествлять: сила тяжести действует на тело ввиду наличия гравитации, в то время как вес — это сила, с которой само тело действует на поверхность.

Плотность тела или вещества – величина, указывающая на то, какую массу имеет данное вещество, занимая единицу объема. Плотность прямо пропорциональна массе и обратно пропорциональна объему.

Формула плотности:

ρ = m / V, где m — масса тела или вещества, V — занимаемый объем.

Единица измерения плотности в СИ: кг/м³.

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

Механический рычаг, момент силы

О механическом рычаге говорил еще Архимед, когда обещал перевернуть Землю, если только найдется подходящая точка опоры. Это простой механизм, который помогает поднимать грузы, закрепленные на одном его конце, прилагая силу к другому концу. При этом вес груза намного превосходит прилагаемое усилие. В 7 классе физические формулы, описывающие этот процесс, изучаются в том же разделе динамики.

Рычаг — это некое твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной точки опоры, на один конец которого действует сила, а на другом находится груз. Перпендикуляр, проведенный от точки опоры до линии действия силы, называется плечом силы.

Рычаг находится в равновесии, если произведение силы на плечо с одной его стороны равно произведению силы на плечо с другой стороны.

Уравнение равновесия рычага:

F₁ × l₁ = F₂ × l₂

Из этого следует, что рычаг уравновешен, когда модули приложенных к его концам сил обратно пропорциональны плечам этих сил.

Момент силы — это физическая величина, равная произведению модуля силы F на ее плечо l.

Формула момента силы:

M = F × l, где F — модуль силы, l — длина плеча.

Единица измерения момента силы в СИ: ньютон-метр (Н·м).

Эта формула верна, если сила приложена перпендикулярно оси рычага. Если же она прилагается под углом, такой случай выходит за рамки курса физики за 7 класс и подробно изучается в 9 классе.

Правило моментов: рычаг уравновешен, если сумма всех моментов сил, которые поворачивают его по часовой стрелке, равна сумме всех моментов сил, которые поворачивают его в обратном направлении.

Можно сказать иначе: рычаг в равновесии, если сумма моментов всех приложенных к нему сил относительно любой оси равна нулю.

М₁ + М₂ + М_n + … = 0

Давление, сила давления

Прилагая одну и ту же силу к предмету, можно получить разный результат в зависимости от того, на какую площадь эта сила распределена. Объясняют этот феномен в программе 7 класса физические термины «давление» и «сила давления».

Давление — это величина, равная отношению силы, действующей на поверхность, к площади этой поверхности. Сила давления направлена перпендикулярно поверхности.

Формула давления:

p = F / S, где F — модуль силы, S — площадь поверхности.

Единица измерения давления в СИ: паскаль (Па).

1 Па = 1 Н/м²

Понятно, что при одной и той же силе воздействия более высокое давление испытает та поверхность, площадь которой меньше.

Формулу для расчета силы давления вывести несложно:

F = p × S

В задачах по физике за 7 класс сила давления, как правило, равна весу тела.

Давление газов и жидкостей

Жидкости и газы, заполняющие сосуд, давят во всех направлениях: на стенки и дно сосуда. Это давление зависит от высоты столба данного вещества и от его плотности.

Формула гидростатического давления:

р = ρ × g × h, где ρ — плотность вещества, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.

g = 9,8 м/с²

Единица измерения давления жидкости или газа в СИ: паскаль (Па).

Однородная жидкость или газ давит на стенки сосуда равномерно, поскольку это давление создают хаотично движущиеся молекулы. И внешнее давление, оказываемое на вещество, тоже равномерно распределяется по всему его объему.

Закон Паскаля: давление, производимое на поверхность жидкого или газообразного вещества, одинаково передается в любую его точку независимо от направления.

Внешнее давление, оказываемое на жидкость или газ, рассчитывается по формуле:

p = F / S, где F — модуль силы, S — площадь поверхности.

Сообщающиеся сосуды

Сообщающимися называются сосуды, которые имеют общее дно либо соединены трубкой. Уровень однородной жидкости в таких сосудах всегда одинаков, независимо от их формы и сечения.

Если ρ₁ = ρ₂, то h₁ = h₂ и ρ₁gh₁ = ρ₂gh₂, где:

p — плотность жидкости,

h — высота столба жидкости,

g = 9,8 м/с².

Если жидкость в сообщающихся сосудах неоднородна, т. е. имеет разную плотность, высота столба в сосуде с более плотной жидкостью будет пропорционально меньше.

Высоты столбов жидкостей с разной плотностью обратно пропорциональны плотностям.

Гидравлический пресс — это механизм, созданный на основе сообщающихся сосудов разных сечений, заполненных однородной жидкостью. Такое устройство позволяет получить выигрыш в силе для оказания статического давления на детали (сжатия, зажимания и т. д.).

Если под поршнем 1 образуется давление p₁ = f₁/s₁, а под поршнем 2 будет давление p₂ = f₂/s₂, то, согласно закону Паскаля, p₁ = p₂

Следовательно,

Силы, действующие на поршни гидравлического пресса F₁ и F₂, прямо пропорциональны площадям этих поршней S₁ и S₂.

Другими словами, сила поршня 1 больше силы поршня 2 во столько раз, во сколько его площадь больше площади поршня 2. Это позволяет уравновесить в гидравлической машине с помощью малой силы многократно бóльшую силу.

Закон Архимеда

Сила выталкивания тела, погруженного в жидкость или газ, равна весу данной жидкости или газа в таком же объеме, как у этого тела.

Формула архимедовой силы:

F_a = ρ × g × V, где ρ — плотность жидкости, V — объем погруженной части тела, g — ускорение 9,8 м/с².

Закон Архимеда помогает рассчитать, как поведет себя тело при погружении в среды разной плотности. Верны следующие утверждения:

• если плотность тела выше плотности среды, оно уйдет на дно;

• если плотность тела ниже, оно всплывет на поверхность.

Другими словами, тело поднимется на поверхность, если архимедова сила больше силы тяжести.

Работа, энергия, мощность

Механическая работа — это физическая величина, которая равна произведению перемещения тела на модуль силы, под действием которой было выполнено перемещение.

Формула работы в курсе физики за 7 класс:

A = F × S, где F — действующая сила, S — пройденный телом путь.

Единица измерения работы в СИ: джоуль (Дж).

Такое понятие, как мощность, описывает скорость выполнения механической работы. Оно говорит о том, какая работа была совершена в единицу времени.

Мощность — это физическая величина, равная отношению работы к временному промежутку, потребовавшемуся для ее выполнения.

Формула мощности:

N = A / t, где A — работа, t — время ее совершения.

Также мощность можно вычислить, зная силу, воздействующую на тело, и среднюю скорость перемещения этого тела.

N = F × v, где F — сила, v — средняя скорость тела.

Единица измерения мощности в СИ: ватт (Вт).

Тело может совершить какую-либо работу, если оно обладает энергией — кинетической и/или потенциальной.

• Кинетической называют энергию движения тела. Она говорит о том, какую работу нужно совершить, чтобы придать телу определенную скорость.

• Потенциальной называется энергия взаимодействия тела с другими телами или взаимодействия между частями одного целого. Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей, характеризует, какую работу должна совершить сила тяжести, чтобы опустить это тело снова на нулевой уровень.

Таблица с формулами по физике за 7 класс для вычисления кинетической и потенциальной энергии:

Кинетическая энергия	Пропорциональна массе тела и квадрату его скорости.	Ek = mv2/2
Потенциальная энергия	Равна произведению массы тела, поднятого над Землей, на ускорение свободного падения и высоту поднимания.	Ep= mgh
Полная механическая энергия	Складывается из кинетической и потенциальной энергии.	E = Ek+Ep
Сохранение и превращение энергии	Если механическая энергия не переходит в другие формы, то сумма потенциальной энергии и кинетической представляет собой константу.	Ek+ Ep= const

Для того, чтобы понять, какая часть совершенной работы была полезной, вычисляют коэффициент полезного действия или КПД. С его помощью определяется эффективность различных механизмов, инструментов и т. д.

Коэффициент полезного действия (КПД) отражает полезную часть выполненной работы. Также его можно выразить через отношение полезно использованной энергии к общему количеству полученной энергии.

Формула для расчета КПД:

где А_п— полезная работа, А_з— затраченная работа.

КПД выражается в процентах и составляет всегда меньше 100%, поскольку часть энергии затрачивается на трение, повышение температуры воздуха и окружающих тел, преодоление силы тяжести и т. д.

Удачи на экзаменах!

в физике, в чем измеряется, какой буквой обозначается, формула

Подготовили для вас краткую статью о том, что такое давление, чтобы помочь разобраться и структурировать свои знания по этой теме.

Что такое давление в физике

Давление — скалярная физическая величина, которая характеризует состояние сплошной среды. Равняется пределу соотношения нормальной составляющей силы, действующей на участок поверхности тела площади \(S\), к размеру данной площади.

Проще говоря, эта мера численно равна силе, оказывающей воздействие на единицу площади поверхности, перпендикулярно к этой поверхности. 2} ).\)

Внесистемными единицами измерения данной величины являются мм рт.ст. (миллиметр ртутного столба), мм.в.ст. (миллиметр водяного столба), атмосфера, бар.

Общая формула 

Значение давления находится по формуле:

\(p=\frac{F}{S} ,\)

где \(F\) — сила, которая действует на поверхность, \(S\) — площадь этой поверхности.

Основываясь на формуле, можно сделать вывод о том, что чем больше площадь опоры, тем меньше давление, которое воздействует одной и той же силой на эту опору. Это отлично демонстрируется, когда человек на лыжах меньше проваливается в снег, чем тот, который передвигается без них.

Давление, которое производится на жидкость или газ, передается на любую точку равнонаправленно, то есть одинаково в каждом из направлений. Данное утверждение получило название закона Паскаля.

Формула гидростатического давления

Гидростатическое давление — это воздействие столба жидкости в состоянии равновесия на дно, а также стенки сосуда.

Важно понимать:

• давление внутри жидкости на определенном уровне одинаково во всех направлениях. При увеличении глубины давление увеличивается;
• давление столба жидкости не зависит от формы сосуда.

Давление жидкости на дно сосуда обуславливается плотностью жидкости, а также ее высотой столба. Измерить можно по формуле:

\(p = gρh\)

При данном расчете плотность \(ρ\) следует считать в килограммах на кубический метр, а высоту столба жидкости \(h\) — в метрах, \(g = 9,8 \frac{Н}{кг}\), тогда итог будет выражен в паскалях.

Парциальное давление и его формула

Парциальное давление — то, которое имел бы газ, который входит в состав газовой смеси, если бы он один занимал весь объем, который занимает объем смеси при той же температуре.

Давление отдельного газа из смеси находится по формуле:

\(p1 = x1p,\)

где \(p1\) — парциональное давление конкретного газа в газовой смеси, \(x1\) — мольная доля этого газа, а \(p\) — общее давление газовой смеси.

Также его можно найти следующим образом:

\(p1=\frac{h2RT}{V}\)

Здесь \(V\) — объем смеси, \(T\) — температура смеси.

Общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений каждого газа в смеси.

\(p = p1 + p2 + p3 … + p4\)

Формула давления идеального газа

Давление газа на стенки сосуда, а также на помещенное в него тело, возникает благодаря ударам молекул.

Для установления связи между объемом, давлением и температурой существует уравнение Клапейрона-Менделеева. Оно имеет вид:

\(pV=nRT\)

Здесь \(V\) — объем, \(R\) — газовая постоянная, равная \(8,31431 \frac{Дж}{моль\cdotК}\) , \(T\) — температура, \(n\) — количество молей газа.

Выводы на основе данного уравнения:

• при уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема — уменьшается при условии того, что масса и температура газа остаются неизменными;
• давление газа в закрытом сосуде увеличивается при увеличении температуры газа.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории имеет вид:

\(p=\frac{2}{3}nEk\)

Сложно? Обращайтесь за помощью к нашим авторам. Для ФениксХелп нет ничего невозможного.

емкость | Определение, формула, единицы измерения и факты – Наука

Емкость , свойство электрического проводника или набора проводников, которое измеряется количеством разделенного электрического заряда, который может храниться на нем на единицу изменения электрического потенциала. Емкость также подразумевает соответствующее хранение электрических энергия . Если электрический заряд передается между двумя первоначально незаряженными проводниками, оба становятся одинаково заряженными, один положительно, другой отрицательно, и между ними устанавливается разность потенциалов. Емкость C это отношение суммы заряда какие на любом проводе до разности потенциалов V между проводниками, или просто C знак равно какие / V.

И в практических, и в научных системах метр – килограмм – секунда единицей электрического заряда является кулон а единицей измерения разности потенциалов является вольт, так что единица емкости – называемая фарад (обозначается F) – один кулон на вольт. Один фарад – это чрезвычайно большая емкость. Удобное деление в обычном использовании – одна миллионная фарада, называемая микрофарад ( μ F), и одна миллионная микрофарада, называемая пикофарад (пФ; старый термин, микромикрофарад, μμ F). В электростатической системе единиц емкость имеет размерность расстояния.

Емкость в электрические цепи намеренно вводится устройством, называемым конденсатором. Он был открыт прусским ученым Эвальдом Георгом фон Клейстом в 1745 году и независимо голландским физиком Питером ван Мушенбруком примерно в то же время, когда он исследовал электростатические явления. Они обнаружили, что электричество полученные от электростатической машины, можно хранить в течение определенного периода времени, а затем высвобождать. Устройство, которое стало известно как лейденская банка, состояло из закрытой пробкой стеклянной колбы или сосуда, наполненного водой, с гвоздем, протыкающим пробку и погружающимся в воду. Удерживая банку в руке и прикоснувшись гвоздем к проводнику электростатической машины, они обнаружили, что после отсоединения гвоздя можно получить электрический ток, прикоснувшись к нему свободной рукой. Эта реакция показала, что часть электричества от машины была сохранена.

Простой, но фундаментальный шаг в эволюции конденсатора был сделан английским астрономом Джоном Бевисом в 1747 году, когда он заменил воду металлической фольгой, образующей покрытие на внутренней поверхности стекла, и другой, покрывающей внешнюю поверхность. Эта форма конденсатора с проводником, выступающим из горловины сосуда и касающимся облицовки, имела в качестве основных физических характеристик два проводника протяженной площади, которые почти одинаково разделены изолирующим или диэлектрическим слоем, сделанным настолько тонким, насколько это возможно. Эти особенности сохранены во всех современных конденсаторах.

Конденсатор, также называемый конденсатором, по сути представляет собой сэндвич из двух пластин из проводящего материала, разделенных изоляционным материалом или диэлектриком. Его основная функция – хранить электрическую энергию. Конденсаторы различаются размером и геометрическим расположением пластин, а также типом используемого диэлектрического материала. Отсюда и такие названия, как слюдяные, бумажные, керамические, воздушные и электролитические конденсаторы. Их емкость может быть фиксированной или регулируемой в диапазоне значений для использования в схемах настройки.

Энергия, запасаемая конденсатором, соответствует работе, выполняемой (например, батареей) по созданию противоположных зарядов на двух пластинах при приложенном напряжении. Количество заряда, которое может быть сохранено, зависит от площади пластин, расстояния между ними, диэлектрического материала в пространстве и приложенного напряжения.

Конденсатор переменного тока. схема попеременно заряжается и разряжается каждые полупериод. Таким образом, время, доступное для зарядки или разрядки, зависит от частоты тока, и если требуемое время больше, чем продолжительность полупериода, поляризация (разделение заряда) не завершается. В таких условиях диэлектрическая постоянная кажется меньше, чем наблюдаемое в цепи постоянного тока, и изменяется с частотой, становясь ниже на более высоких частотах. Во время смены полярности пластин заряды должны перемещаться через диэлектрик сначала в одном направлении, а затем в другом, и преодоление сопротивления, с которым они сталкиваются, приводит к выделению тепла, известному как диэлектрические потери, характеристика, которая должна быть учитывается при применении конденсаторов в электрических цепях, например, в радио- и телевизионных приемниках. Диэлектрические потери зависят от частоты и материала диэлектрика.

За исключением утечки (обычно небольшой) через диэлектрик, через конденсатор не протекает ток, когда на него действует постоянное напряжение. Однако переменный ток проходит легко и называется током смещения.

Ищем туризм в универсале Porsche Panamera Turbo Sport Turismo — ДРАЙВ

Родион Раскольников утверждал, что «ко всему-то подлец-человек привыкает». Сколько ни вертели нос ценители автомобильной красоты и Porsche-пуристы, а Panamera уже не воспринимается лишней на празднике жизни. Новое поколение продаётся аж на 60% лучше прошлого, если судить по данным за январь-сентябрь по всему миру. И Porsche бросает публике следующий вызов в виде универсала Panamera Sport Turismo. Те же варианты моторов, безальтернативный «робот» PDK и полный привод, но…

Есть такой затасканный штамп: едешь как на компьютерном симуляторе. Panamera Turbo Sport Turismo ― как раз такой симулятор, но на скоростях до 150 км/ч он тугой, будто несмазанный.

Задняя часть от самой средней стойки слеплена заново. Мнения расходятся, что это дало Панамере. Я считаю, она от трансформации выиграла. Пропорции универсала видятся мне более классическими, чем у дельфинообразного хэтчбека. Так и гармоничнее, и динамичнее. А Петровский, например, который с нетерпением ждал этой машины с самой премьеры концепта, разочарован: ему «сарай» кажется визуально потяжелевшим.

Царство глянца и кожи, натянутой на более жёсткую, чем обычно, основу. Подоконная линия — чуть ли не выше плеч. Большинство сенсорных переключателей на тоннеле не найти на ощупь, как и выключатель камер кругового обзора, спрятанный на потолке.

Новый кузов лишь немногим практичнее. Да, багажная дверь огромна, а погрузочная высота не превышает 63 см. Но это — основные плюсы универсала, поскольку прибавку объёма в 20 литров с небольшим заметить невозможно. Просторный багажник скорее запоминается глубиной ворса и правильной формой, чем какими-то исключительными грузовыми возможностями. Места для мелкой поклажи не прибавилось: массивный тоннель, кажется, занимает полсалона. Если путешествовать семьёй, то родственные узы будто натягиваются: каждый загнан в свой угол. Впрочем, уютный.

У багажника идеальная форма, отличные доступ и организация пространства. Запасного колеса нет, даже временного ― только герметик и компрессор.

Базовому Sport Turismo положено почти трёхместное заднее сиденье, которое производитель описывает формулой «2+1». Но у тестовой машины — опционные «ковши» с тоннелем посередине. К ним ведёт узкий дверной лаз, но если сложиться, а затем распрямиться уже на месте, почувствуешь себя как астронавт в корабле-капсуле. Заваленное назад кресло держит ласково, но сильно. Обогрев, вентиляция, конфигурация… Высокому человеку просторно, разве что ступням тесновато. И обзорность так себе: вперёд мало видно из-за высоких спинок, в стороны ― из-за низких окон с искажающими изображение стёклами.

Сзади регулируется только угол наклона спинки в небольшом диапазоне. Подушка завалена назад, зато с машиной сливаешься не хуже водителя. Вентиляция и подогрев регулируются в том числе гибко, по подушке-спинке.

Любопытная деталь: у задних кресел три ячейки памяти для положения, а у передних ― по две. Впрочем, место за рулём Панамеры я бы не стал делить ни с кем. Единожды преодолев порог толщиной с фонарный столб и провалившись в очень низкое небольшое креслице, подогнав его по фигуре, балдеешь от сочетания воздушности и массивности немецкого интерьера.

Эти кресла ― опционные, с большим, чем у стандартных, количеством регулировок. Их называют спортивными. И правда, в дальней дороге в них не развалишься, но профиль очень хорош. Акселератор ― напольный, короткоходная педаль тормоза ― из композита.

Вроде бы стойки лобового стекла толстенные, но их форма и взаиморасположение с сиденьем выбраны так, чтобы поменьше мешать обзору. В салонное зеркало, несмотря на небольшое окно и перекрывающие его задние спинки, видно как раз то, что нужно. Больше беспокоит высокий капот со слепой зоной перед ним метров в шесть-семь. Вообще, по ощущениям за рулём это огромный автомобиль.

У всех универсалов тормоза большего размера, чем у хэтчбеков, ― типа из-за выросшей на 65 кг грузоподъёмности. На разрешённых скоростях вопросов к механизмам с чугунными дисками нет. А ощущение запаса такое, какого ждёшь от машины с максималкой 304 км/ч.

На дворовых 20-30 км/ч он неожиданно лёгок и комфортен: баранка вращается почти без сопротивления, большие неровности не сотрясают кузов. Но с ростом скорости руль каменеет, а базовая для Turbo пневмоподвеска ощутимо зажимается. Тот же резиновый лежачий полицейский, через который Panamera плавно переваливалась малым ходом, уже на 40-50 км/ч воспринимается на грани пробоя. А на 60-70 км/ч будто превращается в бетонный бордюр — настолько изменяется жесткость упругих элементов и сопротивление адаптивных амортизаторов.

Гул от дороги в городе чудовищен, но после сотни перестаёт обращать на себя внимание. Аудиофила скорее порадует аудиосистема Burmester, чем голос «битурбовосьмёрки». Её коронную партию — глубокое взрыкивание при холодном пуске — лучше слушать снаружи.

Мотору, способному выдать 550 сил, и готовому их реализовать «роботу» PDK тяжеловато в городском трафике. Они вроде стараются реагировать аккуратно и адекватно на небольшие перемещения напольного акселератора, но чувствуется, что в недрах Porsche недовольно пинается обузданный дикий зверь. Никакой «туристической» сглаженности по сравнению с обычной Панамерой Turbo не чувствуется.

Блок вызова системы «ЭРА-ГЛОНАСС» взят будто с подводной лодки советских времён. Омыватели есть у задней камеры и передней камеры ночного видения ― последний включается отдельной кнопкой фароомыва.

Sport Turismo готов показать зверскую сущность на любом светофоре, сколько бы подряд их ни выстроилось. Старт в две педали убивает GT-иллюзии и растирает их прах шинами 30-сантиметровой ширины. В стандартном режиме мехатроники стартовые обороты выводятся на уровень 4100–4200 об/мин. Бросая тормоз, ты получаешь удар под дых, приходя в себя только метров через пятьдесят, когда на электронном спидометре уже появляются трёхзначные числа.

Активные стабилизаторы допускают не крены ― кренчики, чтобы водитель не терял связи с реальным миром. Запас сцепления у полноприводника столь велик, что сорвать Панамеру в скольжение на обычных дорогах вообще не представляется трезвой идеей.

Включите Sport Plus — и Panamera, слегка повиливая бёдрами, как подорванная, стартанёт с 5200 об/мин, кажется, вопреки законам физики. Такой злой launch-control делает связь с реальностью совсем эфемерной. Петровский пристаёт: мол, померяй Панамеру Рейслоджиком. Зачем? Я и без GPS зуб даю, что она едет на обещанные 3,6 с. А то и, как водится, на десятку-другую быстрее.

Лавина тяги доступна на любой скорости и оборотах. Ну представьте: там 770 Н•м уже с 1960 об/мин и вплоть до четырёх с половиной тысяч! Заявленное время набора с 80 до 120 км/ч (релевантно для обгона на трассе) ― всего 2,4 с. И опять-таки сомнения в заводских данных просто не успевают возникнуть.

Кстати, для движения свыше 160 км/ч давление в шинах Michelin Pilot Sport 4 положено увеличивать с комфортных 2,3 бара до трёх. Но где у нас такие автобаны?

Уберите экстремальные перегрузки, и рост скорости делается неощутим. Благодаря двойным боковым стёклам и проработанной аэродинамике, Panamera на большом ходу уже не шумна и не жёстка, хотя по-прежнему бешено быстра. Причём после 150 км/ч уже не остаётся ощущения стреноженности в управлении. Приходит удовольствие от уверенного и простого контроля происходящего. Привыкнув к высокому усилию на руле, я нахожу реактивное действие понятным, а небольшой спектр вибраций, достигающих моих рук, — важным для чувства дороги.

Стрелочный тахометр тут за главного, но больше смотришь на расположенный в нём цифровой спидометр. Проектора на лобовое стекло не предусмотрено. Медиасистема красива и работает споро. Проблема только попасть пальцем в сенсорные «кнопки» на ходу.

Допускаю, что тестовый автомобиль с опционным полноуправляемым шасси и активными стабилизаторами рулится живее, чем базовый. В штатных режимах он отличается гиперострыми, но не опасными реакциями на отклонения жёсткой баранки. А в пределе появляется некая мягкость, податливость траекторного контроля, несвойственная суперкарам, характерная для подруливающей задней осью длиннобазной машины.

Боковые перегрузки такого уровня выдержит не всякий багаж. Но водителя в этот момент больше беспокоит, как не нажать кнопку подогрева руля, спрятанную у основания нижней спицы.

Управление центральными дефлекторами через сенсорный экран ― игрушка и для передних, и для задних седоков. На правом снимке — та самая клавиша подогрева руля с тыльной стороны, которую легко задеть при перехвате.

Универсал не назвать комфортным. Жёсткость упругих элементов всегда поддерживается на довольно высоком уровне, словно насквозь компьютеризированный автомобиль постоянно готов к разгону «в пол». В то же время Sport Turismo не костотряс. Даже в режиме Sport сохраняется аккуратная, дозированная раскачка на волнах. Она пропадает только в «Спорт-Плюсе», сменяясь чрезмерным количеством тычков от любых неровностей…

На скоростях до 170 км/ч активный спойлер работает на уменьшение аэродинамического сопротивления, а на больших ― догружает заднюю ось прижимной силой. Зеркала в вытянутых корпусах сильно смещены назад.

Флагманский легковой Porsche — вообще довольно специфический автомобиль, но, если бы передо мной стоял выбор, какой из кузовов выбрать, я бы остановился на универсале. Он — квинтэссенция Панамеры, крупной пятидверной машины для больших расстояний. Жаль, конечно, она не застала эпоху больших дизелей. Но ещё обиднее, что такая машина не появилась в предыдущем поколении — тогда было бы гораздо проще выбрать между хэтчбеком и Sport Turismo.

Будь моя воля, звалась бы эта Panamera не Sport Turismo, а Shooting Brake (хотя чистый жанр требует, чтобы он был трёхдверным). Ведь убийственной динамики в ней больше, чем туризма.

Сегодня Sport Turismo призван демонстрировать вкус владельца. В России, не распробовавшей пока легковые универсалы, покупка такой машины может быть зачтена как двойное проявление чувства стиля. Причём пока на всей платной трассе М11 Москва — Санкт-Петербург не установлены камеры контроля скорости, в этом фантастически быстром автомобиле даже есть рациональное зерно. А ездить на таком Porsche медленнее ста пятидесяти ― что снаряжать турпоход во двор собственного дома.

Паспортные данные

Модель	Porsche Panamera Turbo Sport Turismo
Кузов
Тип кузова	универсал
Число дверей/мест	5/4
Длина, мм	5049
Ширина, мм	1937
Высота, мм	1432
Колёсная база, мм	2950
Колея передняя/задняя, мм	1657/1639
Снаряжённая масса, кг	2035
Полная масса, кг	2690
Объём багажника, л	520–1390
Двигатель
Тип	бензиновый с непосредственным впрыском топлива и турбонаддувом
Расположение	спереди, продольно
Число и расположение цилиндров	8, V-образно
Число клапанов	32
Рабочий объём, см³	3996
Макс. мощность, л.с./об/мин	550/5750–6000
Макс. крутящий момент, Н•м/об/мин	770/1960–4500
Трансмиссия
Коробка передач	роботизированная, восьмиступенчатая
Привод	полный
Ходовая часть
Передняя подвеска	независимая, пневматическая, двухрычажная
Задняя подвеска	независимая, пневматическая, многорычажная
Передние тормоза	дисковые вентилируемые
Задние тормоза	дисковые вентилируемые
Передние шины	275/35 ZR 21
Задние шины	325/30 ZR 21
Эксплуатационные характеристики
Максимальная скорость, км/ч	304
Время разгона с 0 до 100 км/ч, с	3,6*
Расход топлива, л/100 км
— городской цикл	13,1
— загородный цикл	7,4
— смешанный цикл	9,5
Норма токсичности	Евро-6
Ёмкость топливного бака, л	90
Топливо	АИ-98
* C пакетом Sport Chrono.

Комплектация

Базовое оборудование	Porsche Panamera Turbo Sport Turismo
Фронтальные подушки безопасности
Боковые подушки безопасности
Надувные «занавески»
Крепление детского кресла Isofix
Коленные подушки безопасности
Система динамической стабилизации
Адаптивная пневмоподвеска
Регулировка дорожного просвета
Автоматическая коробка передач
Система start/stop
Рулевой механизм с усилителем
Адаптивные фары
Светодиодные фары
Контроль давления в шинах
Датчик дождя
Стеклоочиститель пятой двери
Датчик света
Датчики парковки передние и задние
Бортовой компьютер
Круиз-контроль
Четырёхзонный климат-контроль
Система доступа в салон без ключа
Мультифункциональное рулевое колесо
Подогрев рулевого колеса
Рулевая колонка с электрорегулировкой по углу наклона и вылету
Электрохромное внутрисалонное зеркало
Электрохромные наружные зеркала заднего вида с подогревом и электроприводом
Электрорегулировка передних сидений
Память положений передних сидений
Подогрев передних и задних сидений
CD-чейнджер
Навигационная система
Интегрированная Bluetooth-система hands free
Доводчики дверей
Электропривод крышки багажника
Бесконтактный датчик крышки багажника
Иммобилайзер
Противоугонная сигнализация
Отделка салона кожей
Легкосплавные колёсные диски
Дополнительное оснащение тестового автомобиля
Пакет Sport Design	363 017
Пакет Sport Chrono	152 917
Заднее рулевое управление	129 958
Активные стабилизаторы поперечной устойчивости	342 225
Электронная блокировка заднего дифференциала
Активный круиз-контроль	173 279
Система автоторможения
Система ведения по полосе	42 453
Система помощи при перестроении	59 782
Спортивные передние сиденья	102 235
Память положения передних сидений, зеркал и рулевой колонки
Спортивные задние сиденья	149 886
Память положения задних сидений
Вентиляция передних и задних сидений	154 217
Ремни безопасности серого цвета	33 790
Пакет для курящих	3 899
USB-розетки для задних пассажиров	23 393
Розетка 230В в багажнике	11 263
Ионизатор воздуха	20 794
Отделка салона кожей двух цветов	51 984
Отделка салона углепластиком	62 381
Панорамная крыша	153 351
Стёкла с дополнительной тепло- и звукоизоляцией	39 854
Тонировка стёкол задней полусферы
Матричные светодиодные фары	77 108
Система динамического освещения
Затемнённые задние фонари	49 817
Передние и задние парковочные датчики	103 101
Камеры кругового обзора
Система ночного видения	169 812
Отделка рамок дверей чёрным цветом	38 988
Окраска воздуховодов в передних крыльях в чёрный цвет	33 790
Окраска ручек дверей в чёрный цвет	17 329
Окраска обозначения модели в чёрный цвет	10 831
Светло-серый цвет	283 310
Легкосплавные колёсные диски диаметром 21 дюйм	247 788
Цена базовой комплектации, рубли	10 308 000
Цена протестированного автомобиля, рубли	13 441 309

Техника Кирилл Бревдо, Никита Гудков

Новая платформа MSB — плод развития «тележки» первой Панамеры и результат совместных усилий нескольких подразделений концерна Volkswagen под руководством инженеров Porsche. Это фундамент для семейства Bentley Continental GT третьего поколения и других машин. Вариативность платформы подразумевает использование заднего или полного привода при продольном расположении силового агрегата и до четырёх вариантов длины колёсной базы.

Архитектура подвесок прежняя: двухрычажки спереди и многорычажка сзади. Стандартная подвеска — пружинная, но на четырёх из пяти версий универсала Sport Turismo уже «в базе» используются трёхкамерные пневмобаллоны. Пневмоподвеска позволяет принудительно поднять кузов на 20 мм относительно нормального положения или опустить — на 28 мм спереди и 20 мм сзади. В разрезе активных стабилизаторов вместо гидравлических актуаторов теперь применяются электромеханические, с питанием от 48-вольтовых суперкондесаторов. Вместо гидроусилителя — электромеханический фирмы ZF Lenksysteme GmbH, с недавних пор входящей в группу Bosch. Panamera получила механизм поворота задних колёс на угол до 2,8º (максимальное значение достигается только в парковочных режимах).

Кузов ― комбинированный: выполнен из алюминиевых сплавов, бористой и высокопрочной стали. Более трети кузовных деталей сделаны из алюминия, среди них ― крыша, пол, передний модуль, двери и крылья, крышка багажника.

Литровая мощность «битурбовосьмёрки» 4.0 версии Turbo с двухпоточными турбокомпрессорами Twin Scroll возросла до 137,5 л.с. против 108,3 л.с. у мотора 4.8. Новый двигатель EA825 весит 231 кг — на 9,5 кг легче прежнего: больше всего — 6,7 кг — сэкономлено на блоке. Диаметр цилиндра в данном случае равен ходу поршня: 86 мм. Система смазки с раздельными контурами для блока и головок, насосом переменной производительности, а также электронноуправляемыми клапанами позволяет оптимизировать давление масла при холодном пуске и высоких нагрузках. Мотор оснащён механизмом деактивации половины цилиндров, как у двигателей Audi и Bentley.

Помимо 550-сильного мотора версии Turbo (на фото), в гамме универсала присутствуют обычная модификация 4 (V6 мощностью 330 л. с.), 4S c 440-сильным двигателем и два подключаемых к сети гибрида: более простая Panamera 4 E-Hybrid Sport Turismo с совокупной отдачей V-образной «шестёрки» и электрического двигателя в 462 л.с. и флагманский Panamera Turbo S E-Hybrid Sport Turismo, объединяющий электромотор с агрегатом V8 от версии Turbo (итого ― 680 л.с.)

Преселективный «робот» PDK с двумя сцеплениями — тоже новый, восьмиступенчатый. Три высшие передачи повышающие, но максимальную скорость Panamera развивает на шестой. Коробка весит 134,7 кг в наиболее тяжёлой полноприводной версии. Она способна переварить крутящий момент до 1000 Н•м и на 28% эффективнее предыдущей, благодаря более широкому диапазону передаточных чисел и сниженным потерям на трение. Время переключения сократилось на 20%. Один из ключевых нюансов — размеры: корпус стал чуть шире и короче — последнее обстоятельство немцы отмечают как серьёзный плюс при использовании в гибридных модификациях.

На иллюстрации — система отбора момента на переднюю ось Панамеры предыдущего поколения. Принципиальных изменений механизм не претерпел. Передняя главная передача присоединена к двигателю сбоку, и один из валов проходит через блок. Тяга передаётся промежуточным валом с конической зубчатой передачей, а за распределение момента по осям отвечает гидравлическая многодисковая муфта PTM с электронным управлением, способная жёстко блокироваться. Задний дифференциал — с электронноуправляемой блокировкой, которой помогает система Porsche Torque Vectoring (PTV) Plus, подтормаживающая внутреннее колесо, сообщая тем самым дополнительный вращающий момент вокруг вертикальной оси. Ключевая особенность новой Панамеры — модуль 4D Chassis Control, контроллер высшего уровня, раздающий общую информацию об условиях движения компонентам шасси.

За кадром

Смотрите, на какое усложнение конструкции пошли создатели Панамеры ради обтекаемости! Боковые стёкла установлены заподлицо со стойками дверей и кузова: уплотнитель расположен под ними, а не с торца. А ещё в видеоролике показаны бесступенчатые фиксаторы дверей ― они увеличивают усилие для открытия или закрытия дверей, но удобны на парковке.

Благодарим администрацию посёлка Park Avenue за помощь в организации съёмок.

Емкость — Элементы схемы — Содержание MCAT

Емкость — это мера способности объекта накапливать электрический заряд. Любое тело, способное каким-либо образом заряжаться, имеет значение емкости. Конденсаторы могут накапливать энергию при подключении батареи или источника напряжения.

Конденсатор с параллельными пластинами состоит из 2 проводящих пластин ( электродов ), разделенных изоляционным материалом ( диэлектрик ). Когда 2 электрода подключены к источнику питания, один к положительной и один к отрицательной клемме, на пластинах будет накапливаться заряд.Когда равновесие достигнуто, это означает, что конденсаторы полностью заряжены.

Для конденсаторов с плоскими пластинами положительные заряды, накопленные от подключения к источнику напряжения , притягиваются к отрицательным зарядам, накопленным аналогичным образом, заряды сохраняются даже при снятии напряжения. Таким образом сохраняется энергия.

Количество электрического заряда , накопленного в каждой из пластин, прямо пропорционально разности потенциалов между двумя пластинами (и источником напряжения):

Q = CV

• Q = количество заряда, накопленного в одном конденсаторе (+Q на одной пластине и -Q на другой пластине)
• В = разность потенциалов между двумя пластинами
• C = емкость конденсатора (зависит от формы конденсатора)

Емкость плоского конденсатора с диэлектриком между пластинами определяется приведенным ниже уравнением.Обратите внимание, что κ для вакуума точно равно 1. Диэлектрическая постоянная для воздуха очень близка к 1, поэтому конденсаторы, заполненные воздухом, действуют так же, как конденсаторы с вакуумом.

Энергия, запасенная в конденсаторе, равна электрической потенциальной энергии ΔPE = qΔV. Обратите внимание, что первый заряд, помещенный на конденсатор, испытывает изменение напряжения ΔV = 0, так как конденсатор имеет нулевое напряжение, когда он не заряжен. Окончательный заряд, размещенный на конденсаторе, испытывает ΔV = V, поскольку на конденсаторе теперь есть полное напряжение V.Среднее напряжение на конденсаторе в процессе заряда

.

Конденсаторы, соединенные последовательно: общая емкость последовательно соединенных конденсаторов равна сумме инверсий каждого отдельного конденсатора.

Конденсаторы, включенные параллельно: Общая емкость конденсаторов, включенных параллельно, равна сумме емкостей каждого отдельного конденсатора.

Чтобы конденсатор сохранял заряд, должен быть разрыв цепи между двумя его сторонами.Это прерывание может быть в форме вакуума (отсутствие какой-либо материи) или диэлектрика (изолятора).

При использовании диэлектрика материал между параллельными пластинами конденсатора поляризуется. Часть возле положительного конца конденсатора будет иметь избыток отрицательного заряда, а часть возле отрицательного конца конденсатора будет иметь избыток положительного заряда. Таким образом, это перераспределение заряда в диэлектрике создаст электрическое поле, противоположное полю, создаваемому конденсатором.

Таким образом, чистое поле, создаваемое конденсатором, будет частично уменьшено диэлектриком, как и разность потенциалов на нем. С другой стороны, диэлектрик предотвращает прямой контакт пластин конденсатора (что сделало бы конденсатор бесполезным). Если он имеет высокую диэлектрическую проницаемость, он также увеличивает емкость для любого заданного напряжения.

Любой изолятор может быть использован в качестве диэлектрика, но наиболее часто используемые материалы выбираются по их способности противостоять ионизации.Чем более устойчив материал к ионизации, тем более он устойчив к работе при более высоких напряжениях. В конце концов, у каждого материала есть «точка диэлектрического пробоя», при которой разность потенциалов становится слишком высокой для того, чтобы он мог изолировать, материал ионизируется и пропускает ток.

Практические вопросы

 

Академия Хана

Конденсаторы в электрокардиографических мониторах

Сердечная аритмия и дефибрилляторы

Лечение электрическим полем и электропорация

 

Официальный MCAT Подготовка  (AAMC)

Пакет вопросов по физике, отрывок 5, вопрос 30

Пакет вопросов по физике, отрывок 5, вопрос 33

Пакет вопросов по физике, отрывок 9, вопрос 53

Пакет вопросов по физике, отрывок 9, вопрос 55

Практический экзамен 3 C/P Section Pass 2 Question 5

 

Ключевые точки

• Конденсатор с параллельными пластинами состоит из 2 проводящих пластин (электродов), разделенных изоляционным материалом (диэлектриком).

• Конденсатор, подключенный к источнику напряжения, может накапливать энергию E = QV/2

• Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов равна сумме инверсий каждого отдельного конденсатора.

• Общая емкость конденсаторов, включенных параллельно, равна сумме емкостей каждого отдельного конденсатора.

• Диэлектрик — это изолирующий материал между электродами. С константой k, характерной для каждого типа материала.

Основные термины

напряжение : Разность электрических потенциалов, выраженная в вольтах

электроды: проводник, по которому электричество входит или выходит из объекта, вещества или области.

диэлектрик : изоляционный материал или очень плохой проводник электрического тока

электрический заряд:  физическое свойство материи, которое заставляет ее испытывать силу при помещении в электромагнитное поле

разность потенциалов: разность напряжения электрического потенциала между двумя точками

электрическая потенциальная энергия: — это потенциальная энергия, возникающая в результате консервативных кулоновских сил

изолятор : Вещество, не пропускающее тепло (теплоизолятор), звук (акустический изолятор) или электричество (электрический изолятор)

Конденсаторы и емкость

Различные типы конденсаторов

Конденсатор представляет собой электронное устройство для накопления заряда. Конденсаторы можно найти практически во всех электронных схемах, кроме самых простых. Существует множество различных типов конденсаторов, но все они работают по одному и тому же принципу. Упрощенный вид конденсатора представляет собой пару металлических пластин, разделенных зазором, в котором находится изолирующий материал, известный как диэлектрик. Этот упрощенный конденсатор также выбран, так как символ электронной схемы для конденсатора представляет собой пару параллельных пластин, как показано на рисунке 1.

Рис. 1. Символ неполяризованного конденсатора.

Обычно электроны не могут войти в проводник, если нет пути для выхода такого же количества электронов. Однако дополнительные электроны могут быть «втиснуты» в проводник без пути к выходу, если позволить электрическому полю развиваться в пространстве относительно другого проводника. Количество дополнительных свободных электронов, добавляемых к проводнику (или удаляемых свободных электронов), прямо пропорционально величине потока поля между двумя проводниками.

В этом упрощенном конденсаторе диэлектриком является воздух.Когда напряжение В подается на клеммы конденсатора, электроны текут на одну из пластин и отрываются от другой пластины. Общее число электронов в конденсаторе остается прежним. Их просто больше на одной отрицательной пластине и меньше на положительной пластине.

Рисунок 2. Зарядка конденсатора аккумулятором

Если увеличить напряжение, увеличившаяся разность потенциалов между пластинами вытолкнет больше электронов на отрицательно заряженную пластину.Мы могли бы измерить заряд, хранящийся на пластине, как функцию различных приложенных напряжений.

При нулевом напряжении пластины конденсатора нейтральны, поэтому заряд не накапливается. (считаем, что начали с полностью разряженного конденсатора), при напряжении V заряд на обкладках равен Q, а при удвоенном напряжении заряд удваивается. Мы находим, что с увеличением напряжения заряд увеличивается линейно. Мы можем изобразить это как прямую линию.

Предположим, что мы уходим и проводим некоторые исследования и возвращаемся с лучшим конденсатором, который хранит больше заряда для данного напряжения, мы можем построить результат накопленного заряда как функцию приложенного напряжения.

Это будет представлено в виде еще одной линии с более крутым наклоном.Если бы мы построили много графиков для разных конденсаторов, то получили бы много прямых линий. Можно сказать, что мерой емкости является то, сколько заряда хранится при данном напряжении. Иногда это выражается как Q = CV .

Конечно, при зарядке конденсатора необходимо совершить работу по перемещению заряда. Поэтому энергия должна подаваться, и эта энергия доступна, когда конденсатор разряжен.

Совершенная работа определяется выражением Вт = кв .Первоначально заряд легко перемещается на пластины конденсатора, однако по мере того, как все больше заряда перемещается на пластины конденсатора, сила отталкивания между зарядами затрудняет добавление заряда, когда сила отталкивания зарядов равна мощности батареи. больше заряд не может быть перемещен на пластины. Следовательно, средняя работа равна 1/2 кв . Если мы посмотрим на наш график зависимости заряда от напряжения, то увидим, что это то же самое, что и площадь под кривой. В общем случае совершенная работа равна переданной энергии.Математически,

Факторы, влияющие на емкость

Как увеличить емкость плоского конденсатора? На емкость плоского конденсатора влияют три фактора.

Район

Конденсатор переменной емкости

Увеличивая площадь пластин, мы можем увеличить заряд пластин до того, как силы отталкивания станут проблемой. Следовательно, емкость пропорциональна площади перекрытия пластин.В переменном конденсаторе площадь перекрытия можно увеличить или уменьшить, вращая взаимопроникающие пластины, тем самым увеличивая или уменьшая емкость. Пластины электролитических конденсаторов травятся для получения шероховатой поверхности, что еще больше увеличивает площадь поверхности.

Разделение

Уменьшение расстояния между пластинами снижает напряжение конденсатора, поскольку расстояние между пластинами не влияет на электрическое поле. Напряжение на конденсаторе В=Ed .Поэтому напряжение увеличивается. Для постоянного заряда Q , C=Q/V =Q/Ed.

Диэлектрическая проницаемость

Емкость плоского конденсатора определяется как C=ε _r A/d , где A — площадь пластин, d — расстояние между пластинами и ε _r — площадь пластин. относительная проницаемость диэлектрика между пластинами. Относительная проницаемость – это некоторый коэффициент, K , умноженный на проницаемость свободного пространства ε ₀ .ε ₀ имеет значение 8,85×10 ^-12 F.m ^-1 .

Полный список относительных проницаемостей можно найти практически для любого диэлектрического материала. Чем больше относительная проницаемость, тем больше емкость конденсатора. Некоторые хорошие материалы: слюда, полистирол, масло.

ε _r =K ε ₀

Конденсаторные сети

Рисунок 3. Цепи конденсаторов последовательно и параллельно

Серия

Рассмотрим последовательную цепь конденсаторов, показанную на рис. 3а.где положительная пластина соединяется с отрицательной пластиной следующей. Какова эквивалентная емкость сети? Посмотрите на пластины в середине, эти пластины физически отключены от цепи, поэтому общий заряд на них должен оставаться постоянным. Отсюда следует, что при приложении напряжения к обоим конденсаторам заряд + Q на положительной пластине конденсатора C ₁ должен быть уравновешен зарядом – Q на отрицательной пластине конденсатора C. ₂ .В результате оба конденсатора обладают одинаковым зарядом Q. Падение потенциала В ₁ и В ₂ на двух конденсаторах в целом различно. Однако сумма этих падений равна общему падению потенциала В , приложенного к входному и выходному проводам. В = В ₁ + В ₂ . Эквивалентная емкость пары снова равна Кл _Тл = Ом / В .Таким образом, 1/ C _T = q / Q = ( V ₁ + V ₂ ) / Q = V ₁ / Q + V ₂ / Q подача

В общем случае для конденсаторов N , соединенных последовательно, составляет

Подключая конденсаторы последовательно, вы накапливаете меньше заряда, поэтому есть ли смысл соединять конденсаторы последовательно? Иногда это делается потому, что конденсаторы имеют максимальное рабочее напряжение, а с двумя последовательными конденсаторами максимум на 900 вольт можно увеличить рабочее напряжение до 1800 вольт.

Параллельный

Для параллельной схемы, такой как на рисунке 3b. напряжения одинаковы на всех компонентах. Однако общий заряд делится между двумя конденсаторами, поскольку он должен распределяться таким образом, чтобы напряжение на них было одинаковым. Также, поскольку конденсаторы могут иметь разные емкости C ₁ и C ₂ заряды Q ₁ и Q ₂ тоже должны быть разными.Эквивалентная емкость C _T пары конденсаторов представляет собой просто отношение Q/V , где Q = Q ₁ + Q _{2 902 заряд27. Это следует, что C T = Q / q / + Q 2 + Q 2 ) / q 1 / V + Q 2 / В подача}

Из предыдущего обсуждения совершенно очевидно, что для конденсаторов N , включенных параллельно, общая емкость составляет

Общая емкость увеличивается за счет параллельного соединения конденсаторов, поэтому мы создаем большие емкости, чем это возможно при использовании одного конденсатора. Лаборатории физики высоких энергий часто имеют большие батареи конденсаторов, которые могут хранить большое количество энергии, которая высвобождается за очень короткое время. Самая большая батарея конденсаторов в 2006 году могла хранить 50 МДж энергии.

Зарядно-разрядные конденсаторы

Цепь, состоящая из батареи, переключателя, резистора и конденсатора, соединенных последовательно, называется RC-цепью. Закон напряжения Кирхгофа для этой цепи:

В = ИК + Q / С .Если выразить это исключительно с точки зрения заряда, это становится

V = dQ / dt R + Q / C .

Это дифференциальное уравнение, решение которого является показательной функцией. Когда ключ замкнут, конденсатор заряжается с течением времени:

Q = Q _f (1 – e ^-t/RC ),

, где Q — заряд в момент времени t , а Q _f — окончательный заряд конденсатора. Обратите внимание, что Q никогда не равняется Q _f , но поскольку t становится чрезвычайно большим, Q становится произвольно близким к Q _f . Произведение RC называется постоянной времени RC и является характеристической величиной RC-цепи. Когда t = RC , конденсатор заряжен до доли (1 – 1 / e , около 63%) от своего конечного значения. Необходимо использовать постоянную времени, а не какое-то терминальное время, так как процесс асимптотический.Его значение является произвольным выбором; мы, естественно, выбираем значение с точки зрения показательной базы (когда показатель степени отрицательный).

Мгновенная анимация 1. Измените значения резистора и конденсатора, чтобы увидеть влияние на время достижения конденсатором пикового напряжения.

Флэш-анимация 2. Зарядите конденсатор до максимального значения, а затем разрядите его. Как значения R и C влияют на процессы?

Типы конденсаторов

Электролитические конденсаторы

Алюминиевые электролитические конденсаторы

изготавливаются путем укладки электролитической бумаги между анодной и катодной фольгой и последующего скручивания полученного результата. Процесс подготовки электрода, обращенного к протравленной поверхности анодной фольги, чрезвычайно сложен. Поэтому противоэлектрод создается путем заполнения конструкции электролитом. Благодаря этому процессу электролит по существу выполняет функцию катода.

Электролитические конденсаторы пропитывают жидкостью или бумагой, пропитанной жидкостью, которая не является диэлектриком, но при приложении напряжения создает слой оксида алюминия, который действует как диэлектрик. Реакция зависит от полярности приложенного напряжения.Если изменить полярность, конденсатор будет выделять газ и, вероятно, взорвется или лопнет из-за давления внутри, поэтому они не подходят для приложений с переменным током.

МЭМ Конденсаторы

Микроэлектромеханические системы (МЭМ) — это небольшие устройства, изготовленные из кремния. Могут быть изготовлены пластинчатые конденсаторы, которые демонстрируют небольшие изменения емкости при увеличении или уменьшении расстояния между пластинами. Небольшие устройства могут использоваться как датчики и гироскопы.

Распространенными типами устройств являются конденсаторы с плоскими пластинами для определения положения. А также взаимопроникающие гребенчатые структуры, в которых емкость можно изменять с помощью перемещения одной гребенки относительно другой либо в поперечном, либо в продольном направлении. Из-за их небольшого размера изменение емкости очень мало, порядка 10 ^-15 Ф (фемто-Фарад).

Танталовые конденсаторы

Танталовые конденсаторы

поляризованы и имеют низкое номинальное напряжение, как и электролитические конденсаторы.Они дорогие, но очень маленькие, поэтому они используются там, где требуется большая емкость при небольшом размере, например, в мобильных телефонах или портативных компьютерах. Эти конденсаторы приобретают все большее значение по мере роста спроса на все более мелкие электронные гаджеты. Колумбит-танталит – колтан , сокращенно руда, из которой рафинируют тантал, добывается в Австралии, Египте. Высокий спрос на руду также способствовал финансированию гражданских войн в Демократической Республике Конго. В отчете Совета безопасности ООН говорится, что большая часть руды добывается незаконно и переправляется контрабандой через восточные границы страны ополченцами из соседних Уганды, Бурунди и Руанды, обеспечивая доходы для финансирования военной оккупации Конго.

Суперконденсаторы

Суперконденсаторы — это конденсаторы, способные накапливать большое количество заряда и, следовательно, энергии в очень малом объеме. Аккумулирование энергии происходит за счет статического заряда, а не за счет электрохимического процесса, присущего батарее. Применение перепада напряжения на положительной и отрицательной пластинах заряжает суперконденсатор. Эта концепция похожа на электрический заряд, который накапливается при ходьбе по ковру. Суперконденсатор был впервые задуман в 1957 году, но сейчас исследования сосредоточены на использовании его в качестве легкого источника питания в качестве альтернативы батареям.суперконденсатор переходит в аккумуляторную технологию с использованием специальных электродов и некоторого количества электролита. Суперконденсаторы могут найти применение, например, в качестве временного резервного источника питания в электросети или для обеспечения начального всплеска энергии для движения электромобилей.

Резюме

Конденсаторы

способны очень быстро заряжать и высвобождать накопленный заряд, что позволяет им функционировать разными способами. Они занимают важное место во всем: от цепей стабилизации напряжения в чувствительной электронике до помощи в преобразовании мощности переменного тока в постоянный для зарядки аккумуляторов во всем, от мобильных скутеров до портативного компьютера.

Конденсаторы – это устройства, накапливающие заряд. Емкость определяется как отношение запаса заряда на единицу напряжения. К=К/В

Емкость плоского конденсатора определяется выражением C =ε _r A / d .

Энергия, накопленная в конденсаторе, рассчитывается по работе, выполненной при перемещении заряда на пластины. dW = В dq . Запас энергии — это область под графиком заряд/напряжение. 1/2QV или из C=Q/V, 1/2CV ² = 2Q ² /C.

Физика – Конденсаторы – Университет Бирмингема

Батарея накапливает электрическую энергию и высвобождает ее в результате химических реакций, это означает, что ее можно быстро заряжать, но разряжать медленно. В отличие от батареи, конденсатор представляет собой компонент схемы, который временно накапливает электрическую энергию за счет распределения заряженных частиц на (обычно двух) пластинах для создания разности потенциалов. Для зарядки конденсатора может потребоваться меньше времени, чем для зарядки аккумулятора, и он может очень быстро высвобождать всю энергию.

Сколько мы можем взять?

При подключении к ячейке или другому источнику питания электроны будут течь с отрицательного конца клеммы и накапливаться на одной пластине конденсатора. Другая пластина будет иметь чистый положительный заряд, поскольку электроны теряются в батарее, что приводит к разности потенциалов, эквивалентной напряжению элемента.

Конденсатор характеризуется своей емкостью ( C ) , обычно выражаемой в единиц фарад . Это отношение заряда ( Q ) к разности потенциалов ( V ), где C = Q/V

Чем больше емкость, тем больший заряд может удерживать конденсатор.Используя показанную установку, мы можем измерить напряжение, когда конденсатор заряжается через резистор, как функцию времени (t).

 Как проверить поведение конденсатора?

 

Как проверить поведение конденсатора?

 Как найти постоянную времени?

 

Здесь вы можете увидеть график зависимости напряжения от времени при зарядке и разрядке конденсатора.

Уравнения кривых V-t для зарядки и разрядки конденсатора являются экспоненциальными, где напряжение пропорционально начальному напряжению в степени времени над емкостью.Таким образом, с небольшими математическими манипуляциями мы можем построить логарифмический график зависимости напряжения от времени разряжающегося конденсатора, чтобы легко получить постоянную времени ( τ = RC ) из градиента (-1 / RC ) и начальное напряжение от точки пересечения y.

Очень важно, чтобы используемый конденсатор имел большее номинальное напряжение, чем у элемента, и чтобы он был подключен с соблюдением полярности (отрицательная пластина должна быть подключена к отрицательному выводу элемента), иначе он может взорваться.Отрицательный конец обычно обозначается тире на корпусе конденсатора и обычно представляет собой более короткий контакт. Обратите внимание, однако, что не все конденсаторы поляризованы (обычно 90 540 90 540 мкФ меньшего размера) и могут быть подключены любым способом. Еще одна важная вещь, о которой нужно позаботиться, это измерение напряжения через установленные промежутки времени. Одним из вариантов может быть использование осциллографа или использование конденсатора/резистора большего размера для увеличения времени зарядки/разрядки.

 

Что означают ваши измерения?

Конденсаторы являются обычным компонентом большинства электронных устройств и наиболее важны для хранения энергии.Поэтому разработка конденсаторов важна для технического прогресса аккумуляторов. Хотя текущее хранение энергии в значительной степени зависит от батарей, это может измениться в будущем, поскольку они медленно заряжаются и разряжаются, а вовлеченные химические процессы обычно вызывают потерю энергии за счет тепла. Хотя конденсаторы должны быть намного больше, чем батареи, чтобы хранить такое же количество заряда, они имеют значительные преимущества, включая гораздо более длительный срок службы и нетоксичные компоненты.Попытка заменить батареи этими суперконденсаторами и ультраконденсаторами является постоянной областью исследований.

Ранее мы говорили, что конденсаторы, в отличие от аккумуляторов, способны очень быстро разряжаться. По этой причине они находят широкое применение в нашей повседневной жизни и присутствуют почти во всех бытовых электронных устройствах. Они особенно полезны в устройствах, где требуется быстрый отклик, таких как лазеры и фотовспышки.

В эксперименте на видео выше мы продемонстрировали использование осциллографа для измерения постоянной времени конденсатора и узнали о важности полярности. Если у вас есть время, было бы интересно добавить в схему дополнительные компоненты. Добавив амперметр, мы можем измерить заряд и, следовательно, проделанную работу.

Если последовательно добавить конденсаторы, общая емкость составит 1/C = 1/C1+1/C2+1/C3+…+1/CN Где CN — емкость N-го конденсатора. . Добавление дополнительных конденсаторов параллельно дает общую емкость C = C1+C2+C3+…+CN

Следующие шаги

 

Эти ссылки предоставляются для удобства и только в информационных целях; они не являются подтверждением или одобрением Бирмингемским университетом какой-либо информации, содержащейся на внешнем веб-сайте.Университет Бирмингема не несет ответственности за точность, законность или содержание внешнего сайта или последующих ссылок. Пожалуйста, свяжитесь с внешним сайтом для получения ответов на вопросы, касающиеся его содержания.

Использование сегнетоэлектрических доменов для отрицательной емкости

Модель

Для конкретности рассмотрим цилиндрическую КЭ наноточку радиусом R и толщиной d _f  < 2 R , не зажатую между металлическими электродами. ни друг с другом, ни с внешним источником электронов.Пусть заряд на электродах конденсатора КЭ равен нулю, Q  = 0, рис. 1е. Тогда энергия системы действительно минимизируется путем разделения системы на две области одинакового размера с равными поверхностями S ₁  =  S ₂  =  S /2, где S ² и поляризации вниз/вверх, − P ₀ и + P ₀ (рис. 1g). Эти противоположно ориентированные поляризации генерируют заряды поверхностной деполяризации соответствующих плотностей ∓ P ₀ на верхней поверхности ячейки КЭ и заряды противоположных знаков на нижней поверхности.Это, в свою очередь, вызывает перераспределение свободных зарядов в электродах для компенсации электрических полей зарядов поверхностной деполяризации. Поскольку домены имеют одинаковый размер, электронейтральность электродов Q  = 0 сохраняется, а средний поляризационный и соответствующий деполяризационный заряды равны нулю. Поскольку платой за устранение энергии деполяризации является энергия ДГ, наименьшие энергетические затраты обеспечиваются за счет разделения объема КЭ конденсатора на два домена одинакового размера с минимальной площадью ДГ.Поскольку энергия деполяризации пропорциональна объему системы, а энергозатраты ДГ пропорциональны ее площади, расщепление на домены дает выигрыш в энергии и переводит систему в устойчивое состояние.

Добавление заряда на электроды сдвигает ДГ, которая находит соответствующее новое положение равновесия (рис. 1з). Чтобы сразу увидеть, что конденсатор FE, содержащий двухдоменное состояние, имеет отрицательную емкость, отметим, что если закоротить пластины, позволяя свободным электронам течь между пластинами и заряжать конденсатор, чтобы компенсировать однородную деполяризацию. поля ДГ выходит из системы, которая, таким образом, переходит в монодоменное состояние с более низкой энергией Рис.1е. Этот эффект самозарядки проявляется в появлении НК. Для оценки НК поместим небольшие тестовые заряды + Q на верхний электрод и − Q на нижний электрод КЭ конденсатора, рис. 1з, (электроды отключены) и проследим за его отклик. Зарядка конденсатора вызывает смещение ДГ таким образом, что поле деполяризации, возникающее из-за дисбаланса доменных поверхностей S ₁ и S ₂ , (рис.1i) будет экранировать электрическое поле, создаваемое пробными зарядами. При отклонении от начального положения в центре и принятии нового положения равновесия стенка приобретает дугообразную цилиндрическую форму, минимизирующую энергию поверхностного натяжения стенки (рис. 1и). Дуга образует правильный контактный угол с поверхностью наноточки, чтобы устранить тангенциальное сопротивление, вызванное поверхностным натяжением, см. Дополнительное примечание 1. электрическое поле.Причина в том, что в конечной цилиндрической системе это дополнительное смещение еще больше уменьшает поверхность стенки и, следовательно, дает дополнительный выигрыш в энергии. Из-за этого эффекта «перерегулирования» общий заряд на верхнем электроде становится отрицательным, а заряд на нижнем электроде становится положительным, см. рис. 1h. В результате внутреннее электрическое поле E меняет свое направление на обратное по отношению к полю, индуцированному инжектированными зарядами, что является физическим источником НК.

Расчеты

Для проведения количественного анализа мы вычисляем внутреннее поле, E , см. дополнительное примечание 2, и находим интегральную емкость как \(\tilde C _{\mathrm{f}} \equiv Q{\ mathrm{/}}V\), где V  = − d _f E — разность потенциалов между верхним и нижним электродами; мы используем тильду, чтобы отличить \(\тильда C _{\mathrm{f}}\) от дифференциальной емкости C _f  ≡ d Q /d V .

Получаем интегральную емкость КЭ в стандартной форме с отрицательной интегральной диэлектрической проницаемостью \(\tilde \varepsilon _{\mathrm{f}}\), подробности см. в дополнительном примечании 3:

$$\tilde C_{ \ mathrm {f}} = \ varepsilon _0 \ tilde \ varepsilon _ {\ mathrm {f}} \ frac {S} {{d _ {\ mathrm {f}}}} {\ kern 1pt} , \ quad \ tilde \ varepsilon _ {\ mathrm {f}} = – \ frac {\ pi }{{4 \ nu}} \ psi (Q) \ frac {R} {{\ xi _0}} \ varepsilon _ {||} {\ керн 1pt} . $$

(1)

Интегральная диэлектрическая проницаемость \(\tilde \varepsilon _{\mathrm{f}}\) является фундаментальной характеристикой КЭ наноточки и появляется также в выражении для поляризационной кривой, \(P(E) = \ varepsilon _0\left ({\tilde \varepsilon _{\mathrm{f}} – 1} \right)E\).2{\mathrm{/}}\varepsilon _0\varepsilon _{||}\), характеризует затраты энергии на формирование ДГ, отнесенные к объемной энергии ФЭ, запасенной в занимаемом ДГ объеме. В качестве конкретного примера рассмотрим КЭ материал PbTiO ₃ с ε _||  ≃ 50 и ν  ≃ 0,1, что вычисляется с помощью расчетов фазового поля, описанных в Методах. Ширина ДГ берется порядка длины когерентности КЭ ξ ₀  ≃ 1 нм.

Уравнение (1), демонстрирующее отрицательную емкость и позволяющее найти характеристики Q – V и P– E КЭ конденсатора, является центральным результатом нашей работы.Это позволяет также найти экспериментально измеренные дифференциальную емкость и эффективную дифференциальную проницаемость, связанные с соответствующими интегральными параметрами соотношением \(C_{\mathrm{f}} = \tilde C_{\mathrm{f}} + V\left( { {\ mathrm {d}} \ тильда C _ {\ mathrm {f}} {\ mathrm{/}} {\ mathrm {d}} V} \ справа) \), \ (\ varepsilon _ {\ mathrm {f} } = \ тильда \ varepsilon _ {\ mathrm {f}} + E \ left ( {\ mathrm {d}} \ тильда \ varepsilon _ {\ mathrm {f}} {\ mathrm{/}} {\ mathrm { г}}Е} \справа)\). Поведение дифференциальной диэлектрической проницаемости в зависимости от плотности заряда показано на рис.1к для цилиндрических наноточек PbTiO ₃ радиусом R  = 2, 5 и 10 нм соответственно. Интервал НК расширен на весь диапазон существования домена. Скачки ε _f от отрицательных значений к положительным соответствуют полной поляризации КЭ конденсатора в монодоменное состояние.

Численное моделирование

Мы провели моделирование фазового поля КЭ конденсатора, состоящего из цилиндрической КЭ наноточки из PbTiO ₃ , зажатой между двумя тонкими металлическими электродами и подложкой SrTiO ₃ .Последнее вызывает деформацию сжатия наноточки, обеспечивающую внеплоскостную ориентацию поляризации. Подход основан на минимизации релаксации перенормированного по деформации функционала Ландау – Девоншира, см. Методы. Отклик цилиндрического СЭ конденсатора толщиной 5 нм радиусом R  = 5 нм с двухдоменной структурой на изменение заряда Q , размещенного на электродах, показан на рис. 2а. В соответствии с модельными соображениями, описанными выше, ДГ выходит из положения биссектрисы Q  = 0 (состояние (1)), пересекая образец с одновременным изгибом (состояние (2)).Наконец, ДГ покидает образец (состояние (3)), оставляя после себя однородно поляризованное монодоменное состояние. Соответствующие P – E характеристики КЭ конденсаторов разных размеров и форм показаны на рис. 2б. Важно отметить, что отрицательный наклон зависимостей P ( E ), проявляющих НК, сохраняется далеко за пределами линейного режима при E  ~ 0 и сохраняется в течение всего процесса движения ДГ. Таким образом, НК распространяется на весь интервал электрического поля от нуля до коэрцитивного порога, при котором ДГ покидает образец, и характеристики P – E возвращаются к стандартному поведению монодоменного образца.В отличие от этого, процесс переключения зародышеобразования ^{9, 11} в многодоменном состоянии, приводящий к переходному дифференциальному NC, а также к формированию одиночного нанодомена с контролируемым зарядом ³⁰ , приводящему к статическому дифференциальному NC, происходят в промежуточной окрестности коэрцитивного поля и вдали от стационарного состояния с нулевым полем, см. рис. 1b. Вставка на рис. 2б демонстрирует скачкообразность динамики ДГ из-за эффектов закрепления, см. Дополнительный фильм 1.

Рис.2

Поляризация P – E характеристики конденсатора FE nanodot. a Распределение двухдоменной поляризации в деформированном сжатием сегнетоэлектрике (FE) PbTiO ₃ наноточка радиусом R  = 5 нм и толщиной d _f  = 5 Q на электродах получается моделированием фазового поля. Конфигурации (1)–(3) соответствуют точкам (1)–(3) на графике P ( E ), показанном на b .Цвет используется для обозначения значения z -компонента поляризации, где красный цвет соответствует восходящей, а синий соответствует направленной вниз поляризации. Промежуточный зеленый цвет изображает саму доменную стенку (DW). Желтые стрелки указывают направления поляризации. Оранжевая кайма изображает нижний электрод, верхний электрод не показан. (1) При Q  = 0 площади обоих доменов равны. (2) Смещение и изгиб стенки на конечном Q .3. На грани полного исчезновения направленной вверх области при некотором докритическом значении Q ДГ готова покинуть образец и становится сильно искривленной. b Разным цветом показаны характеристики P– E для наноточек толщиной 5 нм различных латеральных размеров и форм. Соответствующие теоретические кривые показаны сплошными линиями. Зигзагообразное поведение отражает скачкообразное движение ДС из-за эффектов закрепления. Детали поведения, вызванного закреплением, отображаются анимацией для прямоугольной наноточки, см. Дополнительный фильм 1.На вставке показаны увеличенные графики P ( E ) при малых значениях E , иллюстрирующие развитие зазубрин с увеличением размера наноточек. Для сравнения приведем результаты закалки наноточки из параэлектрической фазы (синие точки)

Для цилиндрических наноточек отрицательный наклон P ( E ) уменьшается с уменьшением радиуса наноточки. Теоретические зависимости P ( E ), рассчитанные по уравнению(1), показаны сплошными линиями. Они прекрасно описывают результаты моделирования, за исключением самого маленького образца размером 2 нм, где ширина ДГ порядка размера образца. Точно так же именно конечный размер ДГ приводит к небольшому отклонению экспериментального поведения от теоретических предсказаний в момент выхода, когда с ДГ сравнивается с размером уже почти исчезнувшей остаточной области.

Для прямоугольной наноточки почти бесконечный наклон P ( E ) отражает то, что энергия параллельно смещенной прямой ДГ почти не зависит от ее положения.Скачок на более пологую зависимость с отрицательным наклоном P ( E ) в докритической области соответствует резкой переориентации ДГ с параллельной краевой на углово-вмещающую конфигурацию (см. Доп. Фильм 1 для анимации).

Электричество – Конденсаторы – Физика 299

Электричество – Конденсаторы – Физика 299

” Раньше я задавался вопросом, как получается, что электрон отрицательный. Отрицательно-положительныеони совершенно симметричны в физика. Нет никакой причины предпочесть один другому разное. Тогда почему электрон отрицательный? я думал об этом долго, и, наконец, все, о чем я мог думать, было: «Он выиграл борьба!’ ”
Альберт Эйнштейн

Расчет емкости

• Конденсатор представляет собой систему из двух изолированных проводников.
  

• Конденсатор с плоскими пластинами простейший пример.Когда два проводника имеют равные, но противоположный заряд, поле E между пластинами может быть можно найти простым применением закона Гаусса.

Предположим, что пластины достаточно велики, чтобы E поле между ними однородно и направлено перпендикулярно, то применяя закон Гаусса к поверхности S ₁ , находим,

, где A — площадь S ₁ перпендикулярно полю E , а σ — поверхность плотность заряда на пластине (считается однородной). Поэтому

везде между пластинами.

• Разность потенциалов между пластинами может быть найдено из

, где A и B — точки, по одной на каждой пластины, и мы интегрируем вдоль линии поля E , d — расстояние между тарелками, A — площадь тарелки, q — площадь тарелки. общий заряд на каждой пластине.

• Емкость (емкость) этого конденсатора составляет определяется как

В электроэнергетической компании: «Мы будем рады, если вы пришлите свой счет. Однако, если вы этого не сделаете, вы будете.”

Др.C. L. Davis
Факультет физики
Университет Луисвилля
электронная почта : c.l.davis@louisville.edu
 

Конденсатор – Конструкция и работа

Что такое конденсатор?

Наиболее широко используются конденсаторы

. электронные компоненты после резисторов. Мы находим конденсаторы в телевизорах, компьютерах и во всех электронных устройствах. схемы.Конденсатор – это электронное устройство, которое хранит электрический заряд или электричество при подаче напряжения и высвобождает накопленный электрический заряд, когда это необходимо.

Конденсатор действует как маленькая батарея, которая быстро заряжается и разряжается. Любой объект, который может хранить электрический заряд, конденсатор. Конденсатор тоже иногда называют конденсатором.

Что представляет собой электрический заряд?

Электрический заряд является основным свойством частицы, такие как электроны и протоны.Этот электрический заряд заставляет их испытывать силу притяжения или отталкивания, когда помещают в электромагнитное поле.

Электрические заряды бывают двух типов: положительные и отрицательный. Электроны имеют отрицательный заряд, а протоны положительный заряд.

Подобно гравитационной энергии, присутствующей вокруг таких планет, как Земля, электрическая энергия присутствует вокруг заряженные частицы, такие как электроны и протоны.Тем не менее заряженные частицы действуют только на небольшом расстоянии вокруг их и сверх этого они не могут применять силу. Район до силы, с которой заряженные частицы действуют, называется электрическим поле. Если мы поместим любую заряженную частицу внутри этого регионе, он будет испытывать силу. Эта сила может быть отталкивающей или притягательной.

Электрическая энергия или электрический заряд присутствующий вокруг заряженной частицы представлен электрическим силовые линии.Направление этих электрических линий сила различна для положительного заряда и отрицательного заряда. За положительный заряд, электрические силовые линии начинаются центр заряженной частицы и утекает от него. За отрицательный заряд, электрические силовые линии начинаются от заряженную частицу и двигаться к ее центру. В В электронике дырка считается положительным зарядом.

Когда отрицательно заряженная частица (электрон) находится в электрическом поле положительно заряженных частица (протон), она притягивается. С другой стороны, когда положительно заряженная частица (протон) находится внутри электрическое поле другого протона, он отталкивается. В простом Другими словами, противоположные электрические заряды притягиваются друг к другу и одинаковы электрические заряды отталкиваются друг от друга.

Строительство конденсатора

Основная конструкция всех конденсаторов: похожий. Конструкция конденсатора очень проста. А конденсатор состоит из двух электропроводящих пластин, размещенных близко друг к другу, но не касаются друг друга. Эти токопроводящие пластины обычно изготавливаются из таких материалов, как алюминия, латуни или меди.

Токопроводящие пластины конденсатора разделены небольшим расстоянием. Пустое пространство между этими пластины заполнены непроводящим материалом или электрическим изолятор или диэлектрическая область. Непроводящий материал или область между двумя пластинами может быть воздухом, вакуумом, стеклом, жидкие, или твердые. Этот непроводящий материал называется диэлектрик.

Две токопроводящие пластины конденсатора являются хорошими проводниками электричества. Поэтому они могут легко пропускают через них электрический ток. Токопроводящие пластины конденсатор также удерживает электрический заряд. В конденсаторах, эти пластины в основном используются для удержания или хранения электрических обвинение.

Диэлектрический материал или среда плохо проводник электричества.Они не пропускают электрический ток через них. В конденсаторах диэлектрическая среда или материал блокировать поток носителей заряда (особенно электронов) между токопроводящие пластины. В результате электрические заряды, попробуй перейти с одной тарелки на другую, тарелка попадет в ловушку внутри пластины из-за сильного сопротивления со стороны диэлектрик.

Если мы поместим проводящую среду между пластин, электрические заряды легко перетекают с одной пластины на другую. другая тарелка.Однако электрический ток течет между пластинами нежелательно. Это указывает на выход из строя конденсатора.

Мы знаем, что электрический ток представляет собой поток носители заряда, тогда как электрическая сила или электрическое поле являются свойство электрических зарядов. Диэлектрический материал не позволяет поток носителей заряда, но допускают электрическую силу, электрический заряд или электрическое поле, создаваемое заряженным частицы (электроны).В результате при накоплении заряда две пластины, между ними создается сильное электрическое поле. две тарелки.

Как конденсатор работает?

Конденсатор без источника напряжения

Когда на конденсатор не подается напряжение, общее количество электронов и протонов в левой пластине конденсаторы равны.Мы знаем, что любой объект, имеющий равное количество электронов и протонов называется электрически нейтральный. Следовательно, полный заряд левой пластины компенсируется и становится электрически нейтральным. Таким образом, левая пластина конденсатор называется электрически нейтральным.

С другой стороны, правая пластина также имеет равное количество электронов и протонов.Таким образом, общая заряд правой пластины нейтрализуется и становится электрически нейтральный.

Отсутствие электрического заряда означает отсутствие электрического поля. Следовательно, конденсатор не сохраняет заряд при отсутствии напряжения. применены.

Зарядка конденсатор

Заряд будет построен на объекте, который избыточное количество электронов или протонов.Для производства избыточное количество электронов или протонов, нам нужно подать напряжение на конденсатор.

При напряжении подается на конденсатор таким образом, что положительная клемма аккумулятора подключена к левой стороне пластина конденсатора и отрицательная клемма аккумулятора подключен к правой боковой пластине конденсатора, происходит зарядка конденсатора.

Из-за этого напряжения питания большое количество электронов начинает двигаться от отрицательного полюса аккумулятор через токопроводящий провод. Когда эти электроны достигают правой боковой пластины конденсатора, они испытывают сильное сопротивление со стороны диэлектрического материала. Диэлектрик материал или среда, находящиеся между пластинами, будут сильно противодействовать движению электронов с правой боковой пластины.Как В результате большое количество электронов захватывается или накапливается на правая боковая пластина конденсатора.

Из-за приобретения избыточных электронов извне количество электронов (отрицательных носителей заряда) на правой боковой пластине станет больше, чем количество протоны (носители положительного заряда). В результате правая сторона пластина конденсатора заряжается отрицательно.

С другой стороны, электроны слева боковая пластина испытывает сильное притяжение со стороны плюсовая клемма аккумулятора. В результате электроны покидать левую боковую пластину и притягиваться или двигаться к плюсовая клемма аккумулятора.

Отрицательный заряд построить с правой стороны пластина создает сильное отрицательное электрическое поле.Этот сильный отрицательное электрическое поле также сталкивает подобные заряды или электроны на левой пластине.

Из-за потери большого количества электронов с левой боковой пластины, число протонов (положительных носителей заряда) станет больше, чем количество электроны (отрицательные носители заряда). В результате левая сторона пластина конденсатора заряжается положительно.Таким образом, оба токопроводящие пластины конденсатора заряжаются.

Положительные и отрицательные заряды на обоих пластины действуют друг на друга с силой. Однако они не касаются друг с другом.

Из-за избыточного количества электронов на одной пластине и недостаток электронов на другой пластине, разность потенциалов или напряжение устанавливается между тарелки.Как конденсатор продолжает заряжаться, напряжение, возникающее между пластинами увеличивается.

Напряжение, создаваемое между пластинами противостоит напряжению источника. В результате, когда конденсатор полностью заряжен (напряжение между пластинами равно напряжению источника напряжение), конденсатор перестает заряжаться. Потому что в этот момент энергия напряжения источника и напряжение конденсатора равны равный.В результате электроны или электрическое поле справа боковая пластина отталкивает электроны, поступающие от источника напряжения.

Следовательно, для дальнейшего заряда конденсатора нам нужно увеличить напряжение на более высокий уровень. При подаче напряжения на конденсатор увеличен до более высокого уровня. Заряд снова начинается наращивание на проводящие пластины конденсатора до тех пор, пока достигает нового уровня напряжения.Когда напряжение возникает между пластин достигает нового уровня напряжения источника, снова останавливается. зарядка.

Конденсаторы разработаны и изготовлены для работают при определенном максимальном напряжении. Если напряжение приложено к конденсатор превышает максимальное напряжение, электроны начинают перемещаться между плитами. Это приведет к необратимому повреждению конденсатора.

Разрядка конденсатор

Если внешний источник напряжения подключен к конденсатор удален, конденсатор остается заряженным. Однако, когда конденсатор подключен к любому электрическому устройству например, электрическая лампочка через проводящий провод, она начинает разрядка.

Когда конденсатор подключен к электрическая лампочка через проводящий провод, электроны захвачены на правой боковой пластине начинает течь по контуру. Мы известно, что электрический ток есть поток носителей заряда (свободных электроны).Поэтому, когда свободные электроны или электрические ток достигает лампочки, она светится с высокой интенсивностью.

Электроны, которые начали течь из правая боковая пластина через проводящий провод наконец достигает левой боковой пластины и заполните отверстия левой боковой пластины. Как результат, заряд на левой боковой пластине и правой боковой пластине начинает уменьшаться. Это снижает интенсивность электрического лампочка, потому что электрический ток, протекающий через электрическую луковица уменьшается.

Наконец заряд сохранен на левой пластине и правая пластина полностью освобождается. В результате лампочка погаснет, потому что через нее не течет электрический ток лампочка. Таким образом, заряд сохраняется на левой пластине и правой пластина конденсатора разряжена.

Конденсатор символ цепи

Обозначение цепи базового конденсатора показано на рисунке ниже. Символ конденсатора представлен проведя две параллельные линии близко друг к другу, но не трогательный. Он состоит из двух терминалов. Эти терминалы используются подключить в цепь.

Емкость

Способность конденсатора накапливать электроэнергию заряд называется емкостью. Конденсаторы с большой емкостью будет накапливать большое количество электрического заряда, тогда как конденсаторы с малой емкостью сохранят небольшое количество электрический заряд.

Емкость конденсатора может быть по сравнению с размером резервуара для воды: чем больше объем воды резервуар, тем больше воды он может хранить. Аналогичным образом, Чем больше емкость, тем больше электрический заряд или электричество он может хранить.

Емкость конденсатора в основном зависит от размера пластин, обращенных друг к другу, расстояние между двумя проводящими пластинами, а диэлектрическая проницаемость материал между пластинами.

Емкость конденсатора напрямую пропорциональна размеру проводящих пластин и обратно пропорционально пропорциональна расстоянию между двумя пластинами.

Другими словами, конденсатор с большим проводящие пластины хранят большое количество электрического заряда, тогда как конденсатор с небольшими проводящими пластинами хранит небольшое количество электрического заряда. С другой стороны, конденсатор с большим расстояние между пластинами имеет низкую емкость (низкий хранение заряда), тогда как конденсатор с небольшим разделением расстояние между пластинами имеет высокую емкость (высокий заряд место хранения).

Емкость конденсатора измеряется в фарада. Он представлен символом F. Фарада названа в честь английский физик Майкл Фарадей. Конденсатор емкостью 1 фарад заряжен с 1 кулона электрического заряда имеет разность потенциалов или напряжение 1 вольт между его пластинами.

Один фарад это очень большое количество емкость. Следовательно, в большинстве случаев мы используем очень маленькую единицу измерения. емкость.Наиболее распространенные единицы измерения емкости, которые мы используем сегодня микрофарад (мкФ), нано фарад (нФ), пикофарад (пФ) и фемофарад (фФ).

1 микрофарад = 10 ^-6 фарад

1 нанофарад = 10 ^-9 фарад

1 пикофарад = 10 ^-12 фарад

1 фемофарада = 10 ^-15 фарад

Заряд на конденсаторе

Электрический заряд, накопленный конденсатором зависит от напряжения, подаваемого на конденсатор.

Если на конденсатор подается высокое напряжение, большой заряд передается обкладкам конденсатора. В результате конденсатор накапливает большое количество заряда.

С другой стороны, если подается низкое напряжение конденсатору передается только небольшое количество заряда к обкладкам конденсатора. В результате конденсатор хранит только небольшая сумма заряда.Тем не менее, емкость конденсатор остается постоянным. Мы не можем увеличить емкость конденсатора.

Зависимость между зарядом, напряжением а емкость может быть математически записана в трех формах:

Почему важна емкость? + Пример

Емкость — это мера устройства, называемого конденсатором, для удержания напряжения.или разность потенциалов заряда в равновесии. В своей простейшей форме конденсатор состоит из набора двух проводящих параллельных пластин, разделенных сколь угодно малым расстоянием dx. Однако конденсатор действительно бесполезен, пока его не поместят в цепь с аккумулятором или источником питания, обеспечивающим заданное напряжение.

В цепи постоянного тока ток будет течь от батареи к одной из пластин. Когда электроны накапливаются на пластине, их электрические поля будут отталкивать электроны на второй пластине и одновременно притягивать положительные заряды и заставлять их накапливаться на противоположной пластине.Поскольку пластины не соприкасаются, электрическое равновесие не может быть достигнуто, и в результате между пластинами возникает электрическое поле.

Поскольку электроны от второй пластины отталкиваются, они вынуждены двигаться обратно по цепи, пока не встретятся с теми же электронами, которые оттолкнули их в первую очередь. В этот момент электроны снова изменят направление, пока не будет достигнуто равновесие. Это аналогично движению массы, подвешенной на пружине, подпрыгивающей вверх и вниз, пока, наконец, масса не достигнет точки равновесия.