Электрсыйымдылық. Конденсаторлар. Физика, 10 сынып, дидактикалық материал.

«Электрсыйымдылығы. Конденсаторлардың құрылысы мен түрлері. Конденсаторлардың жалғануы» тақырыбы бойынша теориялық мағлұмат

• 10.4.1.8 – конденсатор сыйымдылығының параметрлерге тәуелділігін зерттеу;
• 10.4.1.9 – конденсаторларды тізбектей және параллель жалғау формулаларын есептер шығаруда қолдану.

1745 жылы Лейден қаласында неміс физигі Эвальд Юрген фон Клейст және голланд физигі Питер ван Мушенбрук тарихта ең алғашқы конденсатор – «лейден банкасын» жасады.

Конденсатор деп жұқа диэлектрик қабатымен бөлінген екі өткізгіштен тұратын жүйені айтамыз. Ол латынның “condenso”- қоюлату, жинақтау деген сөзінен шыққан. Конденсатор электр энергиясын және электр зарядтарын жинақтау үшін қолданылады. Конденсатордың екі өткізгішін оның жапсарлары деп атайдың Ол жапсарларды шамасы жағынан тең, таңбалары жағынан қарама –қарсы зарядтпен зарядтайды.Бұл құрал өзіміз көріп жүрген телевизорларда, радиоқабылдағыштарда, магнитофонда және т.б электр құралдарында қолданылады.

Конденсатордын зарядты жинақтау қабілетін көрсететін физикалық шама – электрсыйымдылық.

Өткізгіштің электрсыйымдылығы мынандай факторларға байланысты өзгереді:

• Өткізгіштің электрсыйымдылығы оған екінші зарядталмаған өткізгішті жақындатқанда артады;
• Екінші өткізгішті жерге жалғау бірінші өткізгіштің электрсыйымдылығын арттырады;
• Қатты диэлектриктің болуы жүйенің электрсыйымдылығын арттырады;
• Диэлектриктің қалыңдығын азайтса, өткізгіштер жүйесінің сыйымдылығы артады;
• Диэлектриктің диэлектрик өтімділігі артқанда, жүйенің электрсыйымдылығы артады;
• Өткізгіштердің бір-бірімен айқасу ауданын арттырғанда жүйенің электрсыйымдылығы артады;

Конденсаторларды сыртқы механикалық әсерлерден қорғау үшін оларды арнайы корпустармен қаптайды.

Конденсаторды схемада мына түрде белгілейміз:

Халықаралық стандарт бойынша конденсаторларды жұмыс істеу принциптеріне байланысты тізбекте шартты түрде былай белгілейміз:

Белгілену сипаттамасы

Тұрақты сыйымдылығы бар конденсатор

Поляризацияланған конденсатор

Айнымалы сыйымдылығы бар конденсатор

Сипаттық тағайындалуына қарай конденсаторларды шартты түрде жалпы және арнайы қолданыстағы конденсаторлар деп бөлуге болады Жалпы қолданыстағы конденсаторларға кең тараған төмен вольтты конденсаторлар жатады және олар құралдар мен аппараттардың көптеген түрлерінде қолданылады Ал қалған конденсаторлардың барлығы арнайы қолданыстағы конденсаторлар деп аталады. Оларға жоғарғы вольтты, импульстік, бөгетті жойғыш, дозиметриялық және т.б конденсаторлар жатады.

Конденсатордың негізгі сипаттамасы оның электрсыйымдылығы болып табылады. Ол конденсатордың электрзарядын жинақтау қабілетін көрсетеді. Сыйымдылықтың анықтамасы бойынша конденсатордың жапсарларындағы заряд оның жапсарларының арасындағы кернеуге тура пропорционал.

Конденсатордың сыйымдылығы әдетте 1 пФ –тан жүздеген мкФ –қа дейін, сонымен бірге сыйымдылығы ондаған Ф –қа дейінгі конденсаторлар да кездеседі.

Сонымен қатар конденсаторларды жапсарларының пішініне қарай жазық, цилиндр тәріздес, шар тәріздес және т.б деп бөледі.

Егер өткізгіштер жазық болса және параллель орналасса, онда конденсатор жазық деп аталады.

Схемалары

Жазық конденсатор

Цилиндр тәріздес конденсатор

Шар тәріздес конденсатор

Егер конденсатор жапсарларының саны n болса, онда:

Мұндағы:

С- электрсыйымдылығы;

- жапсарлардың арасындағы ортаның салыстырмалы диэлектрик өтімділігі;

=8,85*10 ^-12 - диэлектрик тұрақтысы;

d- диэлектрик қалыңдығы немесе жапсарлардың ара қашықтығы;

S- жапсардың ауданы;

r- шар немесе цилиндр табанының радиусы;

Е- электр өрісінің кернеулігі;

q-электр заряды;

l- цилиндр құраушысының ұзындығы.

Конденсаторлардың жалғануы:

• Сыйымдылықты арттыру үшін конденсаторларды параллель қосады. Бұл кезде конденсаторлардың аттас зарядталған жапсарлары бірге қосылады.

немесе

Параллель жалғағанда кернеу бірдей және тізбектің кернеуіне тең, яғни

U=U₁=U₂=…=U_n

Ал конденсатор батареяларының толық заряды

болғандықтан

С=С₁+С₂ немесе С=C₁+C₂+…+C_n

• Конденсаторларды тізбектей жалғаған кезде барлық конденсаторлардағы заряд бірдей болады және олардың әр аттас зарядталған жапсарлары қосылады.

Әрбір конденсатордың кернеуі ;

Конденсатордың жалпы кернеуі U=U₁+U₂+…+U_n

Немесе

Орнына қойсақ осыдан

немесе