Последовательное соединение конденсаторов — соединение, при котором конденсаторы соединяются разноимённо заряженными обкладками.



На рис. 23.1 изображена схема батареи из N конденсаторов, соединённых последовательно. Заряд каждого конденсатора равен заряду всей батареи, так как все обкладки кроме крайних (левая обкладка конденсатора и правая обкладка на схеме рис. 23.1) изолированы и сумма их зарядов равна нулю:



Напряжение на i-м конденсаторе



Напряжение на батарее есть сумма напряжений на каждом из конденсаторов:



Ёмкость батареи



Действительно, от источника питания заряды поступают лишь на внешние обкладки цепи конденсаторов, а на соединенных между собой внутренних обкладках смежных конденсаторов происходит лишь перенос такого же по величине заряда с одной обкладки на другую (наблюдается электростатическая индукция), поэтому и на них появляются равные и разноимённые электрические заряды.

При последовательном соединении конденсаторов уменьшается общая емкость и увеличивается общее напряжение конденсаторов.

Параллельное соединение конденсаторов — соединение, при котором конденсаторы соединяются одноимённо заряженными обкладками.



На РИС. 23.2 изображена схема батареи N конденсаторов, соединённых параллельно. Напряжение на каждом из конденсаторов одинаково и равно напряжению на всей батарее:



Заряд батареи равен сумме зарядов каждого из конденсаторов:



Ёмкость батареи

---

Это наиболее частый вид соединения конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов общая емкость равна сумме емкостей отдельных конденсаторов. При таком соединении напряжение на всех конденсаторах одинаковое, но их заряды могут быть разными. При подключении параллельно, емкость конденсатора увеличивается, а напряжение остается прежним.

Энергия электростатического поля в конденсаторе.

Процесс зарядки конденсатора можно представить как последовательный перенос достаточно малых порций заряда Δq > 0 с одной обкладки на другую. При этом одна обкладка постепенно заряжается положительным зарядом, а другая — отрицательным. Поскольку каждая порция переносится в условиях, когда на обкладках уже имеется некоторый заряд q, а между ними существует некоторая разность потенциалов U = q/C, то при переносе каждой порции Δq внешние силы должны совершить работу



Энергия We конденсатора емкости C, заряженного зарядом Q, может быть найдена путем интегрирования этого выражения в пределах от 0 до Q:



Энергия заряженного плоского конденсатора Eк равна работе A, которая была затрачена при его зарядке, или совершается при его разрядке.



Поскольку напряжение на конденсаторе может быть рассчитано из соотношения:

U=E*d,

где E- напряженность поля между обкладками конденсатора,d- расстояние между пластинами конденсатора, то энергия заряженного конденсатора равна:

где V- объем пространства между обкладками конденсатора.

Энергия заряженного конденсатора сосредоточена в его электрическом поле.

Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема)

---

Раздел 3.

• 
  Постоянный электрический ток
  
• 
  Сила и плотность электрического тока
  
• 
  Электростатическое и стороннее поля
  
• 
  Электродвижущая сила
  
• 
  Электрическое сопротивление проводника
  
• 
  Удельное сопротивление проводника
  
• 
  Последовательное и параллельное соединение проводников
  
• 
  Разность потенциалов и падение напряжения
  
• 
  Закон Ома для однородного участка цепи в интегральной форме
  
• 
  Закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме
  

Постоянный электрический ток - это постоянное направленное движение заряженных частиц в электрическом поле.

В каждой точке проводника, по которому протекает постоянный ток, одни элементарные электрические заряды непрерывно сменяются другими, совершенно одинаковыми по сумме электрическими зарядами. Несмотря на непрерывное перемещение электрических зарядов вдоль проводника, общее пространственное их расположение внутри проводника как бы остаётся неизменным во времени, или стационарным.

Переносчиками электрических зарядов являются:

• 
  в металлах — свободные электроны;
  

• 
  в электролитах — ионы: катионы и анионы;
  

• 
  в газах — ионы и электроны;
  

• 
  в вакууме — электроны, образовавшиеся при электронной эмиссии;
  

• 
  в полупроводниках — электроны и дырки.
  

Постоянное движение электрических зарядов создаётся и поддерживается сторонними силами, которые могут иметь химическую (в гальванических элементах), электромагнитную (динамо-машина постоянного тока), механическую (электрофорная машина) или иную (например, радиоактивную в стронциевых источниках тока) природу. Во всех случаях источник тока является преобразователем энергии сторонних сил в электрическую.

Сила и плотность электрического тока

Мерой интенсивности движения электрических зарядов в проводниках является величина тока или просто ток

Величина тока — это количество электрических зарядов (электричества), протекающих через поперечное сечение проводника в единицу времени.

---

Общепринято, что вместо терминов «ток» и «величина тока» часто применяется термин «сила тока».

Термин «сила тока» является некорректным, так как сила тока не есть какая-то сила в буквальном смысле этого слова, а только интенсивность движения электрических зарядов в проводнике, количество электричества, проходящего за единицу времени через площадь поперечного сечения проводника. В проводах нет никаких сил. Мы с вами не будем нарушать эту традицию.

Е сли при равномерном движении электрических зарядов по проводнику за время протекло количество электричества то ток в проводнике можно выразить формулой 

В проводнике ток равен одному амперу ,если через площадь поперечного сечения его за одну секунду протекает один кулон электричества.

Ампер — единица измерения силы тока, названа в честь Андре-Мари Ампера.

Кулон — единица измерения электрического заряда (количества электричества), названа в честь Шарля Кулона. В тех случаях, когда приходится иметь дело с большими токами, количество электричества измеряется более крупной единицей, называемой ампер-часом, 1 ампер-час равен 3 600 кулонам.

Сила тока измеряется амперметром, он включается в цепь так, чтобы через него проходил весь измеряемый ток, то есть последовательно.
В электротехнике часто бывает важно знать не только силу тока в проводнике, но и плотность тока, так как плотность тока является мерой допустимой нагрузки проводов.

Плотностью тока называют ток приходящийся на единицу площади проводника: ,где

- сила тока, в Амперах;

---

- площадь поперечного сечения проводника, в квадратных метрах,

- плотность тока, выражается в амперах на квадратный метр: .

Так как провода с поперечным сечением, исчисляемым квадратными метрами, встречаются крайне редко, то плотность тока обычно выражается в амперах на квадратный миллиметр .

Электростатическое и стороннее поля

Электрическое поле, сопутствующее постоянному току в проводнике и в соответствии с этим стационарное распределение в нём электрических зарядов, называется стационарным (неизменным во времени) электрическим полем.

Электрические заряды в стационарном электрическом поле нигде не накапливаются и нигде не исчезают, так как при всяком пространственном перераспределении зарядов неизбежно должно было бы измениться стационарное электрическое поле и соответственно ток перестал бы быть постоянным по времени.

Для стационарности поля и тока требуется, чтобы электрические заряды нигде не накапливались и нигде не терялись, а перемещались непрерывным и равномерным потоком вдоль проводников. Для этого необходимо, чтобы проводники совместно образовывали замкнутый на себя контур. В этом случае будет достигнуто непрерывное круговое равномерное движение электрических зарядов вдоль всего контура.

Постоянный электрический ток может существовать только в замкнутом на себя контуре, состоящем из совокупности проводников электричества, в котором действует стационарное электрическое поле.
Стороннее поле - поле сторонних сил с напряженностью электрического поля, равной отношению сторонней силы, действующей на электрически заряженную частицу, к заряду этой частицы.


Электродвижущая сила

Источники электрического тока могут быть различны по своей конструкции, но в любом из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделение зарядов происходит под действием 

---

Смотрите также файлы

• 2 Способы анализа и разрешения конфликтов.docx

• Также в России существует ряд особенностей, которые могут оказывать влияние на развитие инновационного предпринимательства.docx

• A. Вы не любите собственного ребенка, вы безответственно относитесь к его воспитанию.pdf

• Иванов Иван Иванович Содержание Содержание 2 Введение 2 Нарушение зрения 4 Способы улучшения зрения 5 Использованная литература.docx

• Практикум.docx