KAPACITA VODIČE. KONDENZÁTOR aneb Jak se dá nahromadit elektrický náboj

KAPACITA VODIČE. KONDENZÁTOR

anebJak se dá nahromadit elektrický náboj

Velikost náboje Q na kovové kouli je přímo úměrnánapětí koule U, které získá koule vzhledem Zemi.

1U

UQ k

1Q

Nabíjením kovová koule získá vzhledem Zeminapětí

voltmetr2U

2Q12 2QQ

12 2UU

Aby kulové vodiče získali stejné napětí, větší koulepotřebuje větší elektrický náboj.Konstanta k charakterizuje kulový vodič.

1UUQ 11 k

1Q

Nabíjením kovová koule získává vzhledem Zemi napětí

voltmetr2U

2Q 12 QQ

12 UU

UQ 22 k

12 kk

U

Kapacita vodiče C je definována podílem náboje Qizolovaného vodiče a jeho napětí U vzhledem Zemi.

U

UQ kQ

Kapacita vodiče C

voltmetr

UQ CU

QC

1C.VV

C U

QC

farad FC

UQ k

Kapacita vodiče C

UQ C

U

QC

1C.VV

C U

QC

farad FC Michael Faraday (1791-1867) anglický fyzik

Kapacita vodiče C je definována podílem náboje Qizolovaného vodiče a jeho napětí U vzhledem Zemi.

Q

Číselná hodnota kapacity vodiče je rovna číselné hodnotěelektrického náboje izolovaného vodiče, kterým získávzhledem Zemi potenciál 1 V.

U

Kapacita vodiče CMá-li vodič C = 5 mF, potom nábojem Q = 5 mC získávzhledem Zemi potenciál 1V.

voltmetr

U

QC

QC V1jestliže U

C

R - poloměr kulového vodiče0 - permitivita vakua

Kapacita kulového vodičeZávisí na tvaru vodiče a prostředí, v němž je vodič.

RC 04

F10 11C

R

cm 9R

0 = 8,854.10-12 C2.N-1.m-2

Deskový kondenzátortvoří dvě rovnoběžné navzájem izolované rovnoběžnédesky.

Kapacita deskového kondenzátoru je přímo úměrnáobsahu účinné plochy desek S a nepřímo úměrnávzdálenosti desek d.

d

d

SC 0r

CS

+ -

Deskový kondenzátortvoří dvě rovnoběžné navzájem izolované rovnoběžnédesky.

Kapacitu deskového kondenzátoru můžeme ovlivnitprostředím mezi deskami (permitivita prostředí).

d

SC 0r

C

+ -

Práce při nabíjení kondenzátoru

Práce při nabíjení nábojem Q na napětí U je grafickyznázorněna obsahem vyšrafovaného trojúhelníku.

C

+ -

U

Q

0 U

Q

CUQ

Energie elektrického pole nabitého kondenzátoru

Celková práce při nabíjení kondenzátoru určuje energiielektrického pole nabitého kondenzátoru.

C

+ -

U

Q

0 U

Q

CUQ

QUW2

1 2

2

1CU eE

Na jaký potenciál se nabije vodič s kapacitou 20 pF nábojem 1 C?

e = 5.104 V

Řešte úlohu:

Jaká je kapacita deskového kondenzátoru, který má obdélníkové desky s rozměry 30 cm a 20 cm ve vzdálenosti 6 mm? Permitivita vakua je = 8,85.10-12 F.m-1.

C = 88,5 pF

Řešte úlohu:

Jakou energii má kondenzátor s kapacitou 50 F, který nabijeme na napětí 400 V?

E = 4 J

Řešte úlohu:

Kapacita vodiče C je definována:

a) velikostí náboje, které se na vodič dá umístit,

b) podílem potenciálu izolovaného vodiče a jeho náboje Q,

c) podílem náboje Q izolovaného vodiče a jeho potenciálu ,

d) podílem náboje Q izolovaného vodiče a jeho energie E.

Test

1

Kapacita kulového vodiče závisí na:

a) elektrickém náboji na povrchu vodiče,

b) tvaru vodiče,

c) materiálu, z něhož je vodič zhotoven,

d) prostředí, v němž se vodič nachází.

Test

2

Deskový kondenzátor tvoří:

a) dvě rovnoběžné navzájem propojené desky,

b) dvě rovnoběžné navzájem izolované vodivé desky,

c) dvě rovnoběžné navzájem izolované elektricky nevodivé desky,

d) dvě různoběžné navzájem izolované vodivé desky.

Test

3

Kapacita deskového kondenzátoru je dána vztahem:

Test

4

d

SC 0r a)

S

dC 0r b)

d

QC 0r c)

Q

dC 0r d)

Kapacita deskového kondenzátoru závisí na:

a) obsahu účinné plochy desek,

b) elektrickém náboji na účinných plochách desek,

c) vzdálenosti desek,

d) prostředí mezi deskami.

Test

5

Při nabíjení kondenzátoru získává elektrické pole mezideskami kondenzátoru energii vyjádřenou vztahem:

Test

6

QUE2

1 a) 2

2

1 b) QUE

CUE2

1 c) 2

2

1 d) CUE