Конденсатор электрический. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Конденсатор электрический - (от латтинского condensator, буквально - тот, кто уплотняет, сгущает) - устройство, предназначенное для получения нужных величин электрической ёмкости и способное накапливать и отдавать (перераспределять) электрические заряды. Конденсатор электрический применяются в электрических цепях (сосредоточенные ёмкости), электроэнергетике (компенсаторы реактивной мощности), импульсных генераторах напряжения, в измерительных целях (измерительные конденсаторы и ёмкостные датчики).

Конденсатор электрический состоит из двух (иногда более) проводящих тел (обкладок), разделённых диэлектриком. Как правило, расстояние между обкладками, равное толщине диэлектрика, мало по сравнению с линейными размерами обкладок. Поэтому электрич. поле, возникающее при подключении обкладок к источнику с напряжением U, практически полностью сосредоточено между обкладками. При этом частичные собственные ёмкости электрические обкладок пренебрежимо малы по сравнению с их частичной взаимной ёмкостью, к-рая в этом приближении примерно равна ёмкости электрического конденсатора. Численно ёмкость С электрического конденсатора равна заряду

одной из обкладок при напряжении, равном единице:

. Энергия, запасённая заряжённым до постоянного напряжения U электрическим конденсатором, равна W=

. Ёмкость электрического конденсатора зависит от абсолютной диэлектрической проницаемости диэлектрика

, формы и геом. размеров. Ёмкость плоского К. э., представляющего собой две металлич. плоские параллельные пластины, разделённые диэлектриком, равна

(в СИ), где S - площадь обкладки, d - расстояние между обкладками (толщина диэлектрика). Кроме ёмкости К. э. обладает активным сопротивлением R и индуктивностью L .Поэтому полное сопротивление К. э. синусоидальному току с круговой частотой

равно (см. Импеданс)

и выше резонансной частоты

_рез⁼

носит активно-индуктивный характер. Как правило, электрические конденсаторы используются на частотах, значительно меньших резонансной, на к-рых его индуктивностью обычно пренебрегают. Активное сопротивление электрического конденсатора зависит от уд. сопротивления диэлектрика, материала обкладок и выводов, формы и размеров электрического конденсатора, частоты и температуры, индуктивность - в основном от формы и размеров электрического конденсатора.

При подключении обкладок к источнику пост. напряжения электрический конденсатор заряжается до напряжения U источника. Ток, продолжающий течь через электрический конденсатор после его зарядки, наз. током утечки. Он равен I_у=U/R_из, где R_из - сопротивление изоляции, дающее осн. вклад в активное сопротивление К. э.

В цепи синусоидального напряжения ток через электрический конденсатор опережает по фазе напряжение на угол, близкий к 90°, и может быть представлен в виде суммы двух составляющих: реактивной (ёмкостной) составляющей тока (опережающей по фазе напряжение на 90°) и активной составляющей тока (совпадающей по фазе с напряжением). Отношение амплитуд или действующих значений этих составляющих определяет тангенс угла диэлектрич. потерь

К. э.:

, где I_а и I_р - действующие значения активной и реактивной составляющих тока через К. э. Угол

дополняет сдвиг фаз между током и напряжением К. э. до 90°. Реактивная мощность К. э.

. Мощность тепловых потерь энергии в К. э.

. Любой электрический конденсатор при достаточном увеличении напряжения пробивается (происходит разряд между обкладками). Пробивное напряжение определяется электрич. прочностью диэлектрика электрического конденсатора в конкретных условиях эксплуатации.

При изготовлении электрических конденсаторов используется неск. базовых конструкций (рис. ). В простейшем случае это плоский электрический конденсатор - две плоские металлич. обкладки, разделённые диэлектриком (а), или плоский многопластинчатый электрический конденсатор, содержащий п обкладок, соединённых параллельно (б). Эти две конструкции чаще применяются в К. э. с неорганич. диэлектриками. Кроме них в керамич. К. э. используются ещё две конструкции - цилиндрич. и многосекционная (в и г). В электрическом конденсаторе с органич. диэлектриками базовой конструкцией является спиральный К. э.

, в к-ром обкладки и диэлектрики представляют собой ленты, скручиваемые спиралью. Эта же конструкция часто применяется в К. э. с оксидным диэлектриком. В них диэлектриком служит тонкая оксидная плёнка, к-рая наносится на одну из обкладок (анод) электролитич. путём. Объёмно-пористый анод разл. формы получается спеканием металлич. порошка (алюминий, ниобий, тантал). В результате анод имеет большую эфф. поверхность, отделённую от второй обкладки тонкой изолирующей оксидной плёнкой, что определяет большую ёмкость оксидно-электролитич. К. э. В качестве второй обкладки используют жидкий или пастообразный электролит, проникающий в поры анода.

В подстроечных электрических конденсаторах применяются дисковые, пластинчатые и цилиндрич. конструкции, а диэлектриком в них служит конденсаторная керамика или воздух.

В качестве электрических конденсаторов часто используются электрически управляемые конденсаторы (вариконды ), а также полупроводниковые транзисторы и диоды с запертыми р - n-переходами.

Литература по электрическим конденсаторам

Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.