Статья об уравнении цепи конденсатора
Конденсатор имеет определённую ёмкость. Если необходимой ёмкости нет, можно соединить два или более конденсаторов, чтобы получить требуемую ёмкость. Для правильного подключения конденсаторов необходимы определённые знания о схемах подключения конденсаторов. 🙂
Перед изучением конденсатор Для начала разберитесь со следующими обозначениями. Две вертикальные линии на символе конденсатора представляют два проводника на параллельно-пластинчатых конденсаторах. На символе батареи более длинная вертикальная линия обозначает высокий потенциал (+), а более короткая — низкий потенциал (-). Горизонтальная линия как на символе конденсатора, так и на символе батареи обозначает кабель.
Последовательная схема
Два конденсатора, соединенные, как показано на левом рисунке, называются конденсаторами, соединенными последовательно. На правом рисунке показан эквивалентный конденсатор, емкость которого эквивалентна емкости двух последовательно соединенных конденсаторов.
Изначально оба конденсатора не были заряжены. После подключения к батарее пластина конденсатора С1 Конденсатор, подключенный к положительному полюсу батареи, становится положительно заряженным. Это происходит потому, что электроны выходят из него, и нижняя пластина конденсатора C заряжается положительно.2 Электроны, подключенные к отрицательному полюсу батареи, приобретают отрицательный заряд, поскольку получают электроны. Отрицательно заряженные электроны движутся, потому что их притягивает положительный полюс батареи, который имеет положительный заряд.
Затем эти электроны отталкиваются отрицательно заряженными частицами отрицательного полюса батареи, направляясь к нижней части конденсатора С.2Пластина положительно заряженного конденсатора C1 оттягивает электроны с верхней части конденсатора C.2 чтобы электроны двигались к нижней части конденсатора C.1В результате пластина конденсатора С1 становится отрицательно заряженным, и пластина конденсатора С2 становится положительно заряженным.
Отрицательный заряд, выходящий из верхней части конденсатора C.1 это равно отрицательному заряду, который входит в нижнюю часть конденсатора C.2. и пластина на конденсаторе C1 Получает положительный заряд, равный отрицательному заряду, выходящему из него. Аналогично, отрицательный заряд на нижней пластине конденсатора C1 равен положительному заряду на пластине конденсатора C.2Таким образом, каждая проводящая пластина имеет одинаковое количество заряда, но знак заряда различен, где находится верхняя часть конденсатора C.1 заряжен +Q.
Нижняя часть конденсатора С1 Заряжен -Q, верхняя часть конденсатора C.2 конденсатор заряжен +Q, а нижняя граница конденсатора C.2 Заряжен -Q. В последовательной цепи величина электрического заряда на конденсаторе C1 (Q1) = величина электрического заряда на конденсаторе C2 (Q2) = Q.
А что насчет электрического потенциала? В последовательной цепи электрический потенциал эквивалентного конденсатора равен электрическому потенциалу каждого из конденсаторов, V = V.1 + V2Электрический потенциал конденсатора С.1 это V1 = Q/C1электрический потенциал конденсатора С2 это V2 = Q/C2, а электрический потенциал конденсатора равен V = Q/C.
В = В1 + V2
Q/C = Q/C1 + вопрос/ответ2
Q/C = Q (1/C1 + 1/С2)
1/C = 1/C1 + 1/С2
Если три конденсатора соединены последовательно, приведенная выше формула изменяется следующим образом:
1/C = 1/C1 + 1/С2 + 1/С3
Если имеется четыре конденсатора, то 1/C4 добавляется. Аналогично, если имеется пять конденсаторов и так далее. Это формула для определения емкости эквивалентного конденсатора для конденсаторов, соединенных последовательно.
Предположим, С1 равно 2 и C2 Если n = 1, то емкость заменяющего конденсатора равна:
1/C = 1/C1 + 1/С2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
На основании этих расчетов можно сделать вывод, что емкость заменяющего конденсатора меньше емкости каждого из конденсаторов, соединенных последовательно.
Параллельная цепь
Два конденсатора, соединенные, как показано на левом рисунке, называются конденсаторами, соединенными параллельно. На правом рисунке показан заменяющий конденсатор, емкость которого равна емкости двух параллельно соединенных конденсаторов.
Пластины конденсаторов С1 и C2 Они соединены с положительным полюсом батареи таким образом, что эти две пластины имеют высокий электрический потенциал. В то время как нижние пластины конденсаторов C1 и C2 Они соединены с отрицательным полюсом батареи, так что эти две пластины также имеют низкий электрический потенциал. Таким образом, можно заключить, что каждый конденсатор, соединенный параллельно, имеет разность потенциалов, равную разности потенциалов батареи (В).1 V =2 = V).
Когда два конденсатора, соединенных параллельно, подключаются к батарее, положительный полюс батареи притягивает электроны к верхней пластине. Отрицательный полюс батареи отталкивает электроны к нижней пластине, так что электроны движутся сверху вниз. Обе пластины теряют электроны, становясь положительно заряженными, а две нижние пластины принимают электроны, становясь отрицательно заряженными. Движение электронов прекращается, когда разность потенциалов между двумя проводящими пластинами становится равной разности потенциалов батареи.
Верхняя часть конденсатора С1 и нижняя часть конденсатора С1 накапливают одинаковый электрический заряд, но имеют противоположный знак. Аналогично, верхняя часть конденсатора C2 и нижняя часть конденсатора С.2 Накопить одинаковый электрический заряд, но с противоположными знаками. Если электрический заряд накоплен в конденсаторе C, то...1 Q1 а электрический заряд накапливается в конденсаторе С.2 это Q2, Тогда величина электрического заряда, накопленного в обоих конденсаторах, соединенных параллельно, равна Q = Q1 + Q2Таким образом, суммарный электрический заряд на параллельно соединенных конденсаторах равен величине заряда на каждом из них.
Электрический заряд в каждом параллельно соединенном конденсаторе рассчитывается по уравнению Q.1 = C1 ΔV и Q2 = C2 ΔV, в то время как большой электрический заряд на заменяющем конденсаторе рассчитывается по уравнению Q = C ΔV. Где Q — электрический заряд, C — емкость, а ΔV — разность электрических потенциалов. Уравнение Q = Q1 + Q2 переформулируется с помощью замены Q:
К = К1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔВ
C ΔV = ΔV (C1 + C2)
С = С1 + C2
Разность потенциалов ΔV одинакова, поэтому она исключается из уравнения.
Если три конденсатора соединены параллельно, приведенная выше формула изменится следующим образом:
С = С1 + C2 + C3
Если конденсаторов четыре, то добавляется C4. Аналогично, если конденсаторов пять, и так далее. Это формула для определения емкости заменяющего конденсатора для конденсаторов, соединенных параллельно.
Если C1 равно 2 и C2 Если n = 1, то емкость заменяющего конденсатора равна:
С = С1 + C2 = 2 + 1 = 3
На основании этих расчетов можно сделать вывод, что емкость заменяющего конденсатора превышает емкость каждого из конденсаторов, соединенных параллельно.
