Однако, электрическую емкость нельзя отождествлять с ем]костью (вместимостью) сосуда. Действительно, емкость сосу]да указывает, какое наибольшее количество жидкости он мо]жет вместить, между тем как электрическая емкость провод]ника ничего не говорит о том, какое количество электриче]ства может «вместить» проводник. Всякий проводник принци]пиально может вместить любое количество электричества, только с увеличением количества электричества будет повы]шаться потенциал (электрический уровень) проводника и по]вышаться тем быстрее, чем меньше емкость проводника.
Поскольку мы сравнивали электрический потенциал с уров]нем жидкости в сосуде, можно попытаться и далее искать аналогию между емкостью проводника и свойствами сосуда.
Электрическая емкость проводника зависит, прежде всего, от его разме]ров, чем больше размеры проводника, тем больше его ем]кость. Емкость проводника зависит и от других причин, о ко]торых мы еще будем говорить. За единицу электрической ем]кости принимают емкость такого проводника, которому надо сообщить заряд, равный единице количества электричества одному кулону, чтобы потенциал его повысился также на одну единицу, т. е. на 1 вольт.
Однако, соотношение между зарядом и потенциалом раз]лично для разных проводников. Например, один проводник достаточно зарядить количеством электричества в одну милли]ардную долю кулона, чтобы довести его потенциал до одного вольта, а другому проводнику для этого потребуется заряд, например, в одну стомиллионную долю кулона. Следователь]но, для разных проводников нужны разные количества элек]тричества, чтобы довести их заряд до одного и того же «элек]трического уровня». Поэтому принято считать, что различные проводники обладают различной электрической емкостью.
Количественная связь между величиной заряда проводника и его потенциалом очень проста: потенциал проводника прямо пропорционален величине его заряда, т. е. при увеличении за]ряда проводника, например, вдвое потенциал его повышается также вдвое.
Легко сообразить, что потенциал положительно заряжен]ного проводника будет тем выше, чем больше заряд, сообщен]ный проводнику. Это видно хотя бы из такого рассуждения. Представим себе, что мы заряжаем положительным электри]чеством какой-либо уединенный металлический предмет (про]водник), перенося на его поверхность один за другим отдель]ные электрические заряды. По мере накопления на нем элек]тричества на перенесение новых зарядов придется затрачивать все больше и больше работы, так как при переносе каждого следующего заряда нам придется преодолевать силы отталки]вания, действующие со стороны всех предыдущих зарядов, помещенных ранее на проводник. А так как потенциал про]водника характеризуется работой, затраченной на перенесение единичного положительного заряда из бесконечно удаленной точки в какую-либо точку проводника, то с увеличением поло]жительного заряда проводника потенциал его будет повышать]ся (ясно, что потенциал проводника, заряженного отрицатель]ным зарядом, будет отрицателен и с увеличением заряда бу]дет понижаться).
Свободные электрические заряды, помещенные в каком-либо месте на проводнике, расходятся по его поверхности по]добно воде, растекающейся, например, по дну какого-либо со]суда. Подобно тому, как вода будет растекаться по дну сосуда до тех пор, пока уровень ее не сделается всюду одинако]вым, так и электрические заряды будут «растекаться» по поверхности проводника до тех пор, пока электрический по]тенциал всех точек поверхности не станет одинаковым. Прак]тически этот процесс происходит мгновенно.
Рисунок 3. Распределение зарядов на прверхности металлического шара.
При за]ряде металлического шара электрические заряды распределятся по его поверхности равномерно (рис. 3.). Если этот шар будет пустотелым, то это нисколько не повлияет на распреде]ление зарядов; они также равномерно «расселятся» по наруж]ной поверхности шара, так как каждый из них будет стре]миться уйти подальше от своих одноименных соседей заря]дов. Это в равной степени относится как к отрицательным зарядам, так и к положительным.
Рисунок 2. Распределение зарядов в проводнике.
Если зарядить электричеством проводник удлиненной фор]мы, например металлическую палочку, то наибольшее количе]ство зарядов сосредоточится на ее концах (рис. 2.).
Электрические заряды на проводниках ведут себя совер]шенно иначе. Если мы поместим на проводник некоторое ко]личество электронов, они немедленно, отталкиваясь друг от друга, распространятся по всей поверхности проводника, при]чем именно по поверхности, а не по толще проводника.
Рисунок 1. Распределение зарядов в диэлектрике.
При электризации диэлектрика заряжается только та часть его поверхности, которая подвергалась натиранию или сопри]касалась с другим заряженным телом. Электрический заряд, возбужденный на части поверхности диэлектрика, не может распространиться по всей его поверхности, так как в диэлек]триках все электрические заряды прочно связаны с молеку]лами вещества, лишенными свободы передвижения. Можно, например, зарядить один конец эбонитовой палочки отрица]тельным электричеством, а другой конец положительным электричеством, и оба этих противоположных по знаку заряда не смогут соединиться друг с другом (Рис. 1).
Электрическая емкость характеризует способность проводника сохранять электрический заряд в электростатическом поле. Рассмотрим более подробно понятие электрической емкости.
Электрическая емкость
| Учебник по электронике
Ремонт своими руками
Основы электроники
Электрическая емкость | Основы электроники
Комментариев нет:
Отправить комментарий