קיבול חשמלי של קבל שטוח עם מתח עולה. מהו הקיבול של קבל? איך הדיאלקטרי משפיע על הקיבול

« פיזיקה - כיתה י'

באיזה מצב יכול להצטבר מטען חשמלי גדול על מוליכים?

בכל שיטת חשמול של גופים - בעזרת חיכוך, מכונה אלקטרוסטטית, תא גלווני וכו' - בתחילה נטענים גופים ניטרליים בשל העובדה שחלק מהחלקיקים הטעונים עוברים מגוף אחד למשנהו.
בדרך כלל חלקיקים אלו הם אלקטרונים.

כאשר מחשמלים שני מוליכים, למשל, ממכונה אלקטרוסטטית, אחד מהם מקבל מטען של +q, והשני -q.
שדה חשמלי מופיע בין המוליכים ונוצר הפרש פוטנציאלים (מתח).
עם עלייה במטען של המוליכים, השדה החשמלי ביניהם גדל.

בשדה חשמלי חזק (במתח גבוה ובהתאם, בעוצמה גבוהה), דיאלקטרי (למשל אוויר) הופך להיות מוליך.
מה שנקרא התקלקלדיאלקטרי: ניצוץ קופץ בין המוליכים, והם נפרקים.
ככל שהמתח בין המוליכים גדל פחות עם עליית המטענים שלהם, כך ניתן לצבור עליהם יותר מטען.

קיבולת חשמלית.

אנו מציגים כמות פיזיקלית המאפיינת את יכולתם של שני מוליכים לצבור מטען חשמלי.
ערך זה נקרא קיבולת חשמלית.

המתח U בין שני מוליכים פרופורציונלי למטענים החשמליים שנמצאים על המוליכים (באחד +|q|, ובשני -|q|).
ואכן, אם המטענים מוכפלים, אזי עוצמת השדה החשמלי תגדל פי 2, ולכן העבודה שעושה השדה בעת הזזת המטען תגדל גם פי 2, כלומר, המתח יגדל פי 2.

לכן, היחס בין המטען q של אחד המוליכים (יש מטען באותו מודולוס בצד השני) להפרש הפוטנציאלים בין המוליך הזה לבין השכן אינו תלוי במטען.

זה נקבע על ידי הממדים הגיאומטריים של המוליכים, צורתם וסידורם ההדדי, כמו גם המאפיינים החשמליים של הסביבה.

זה מאפשר לנו להציג את הרעיון של קיבול חשמלי של שני מוליכים.

הקיבולת החשמלית של שני מוליכים היא היחס בין המטען של אחד המוליכים להפרש הפוטנציאלים ביניהם:

הקיבול החשמלי של מוליך בודד שווה ליחס בין המטען של המוליך לפוטנציאל שלו, אם כל המוליכים האחרים נמצאים באינסוף והפוטנציאל של הנקודה המרוחקת לאין שיעור הוא אפס.

ככל שהמתח U בין המוליכים נמוך יותר כאשר הם מתקשרים מטענים +|q| ו-|q|, ככל שהקיבולת החשמלית של המוליכים גדולה יותר.

ניתן לאחסן מטענים גדולים על מוליכים מבלי לגרום להתמוטטות הדיאלקטרי.
אבל הקיבולת החשמלית עצמה אינה תלויה לא במטענים המועברים למוליכים, או במתח הנוצר ביניהם.

יחידות של קיבולת חשמלית.

פורמולה (14.22) מאפשרת להזין יחידת קיבולת חשמלית.

הקיבול החשמלי של שני מוליכים שווה מספרית לאחדות אם, כאשר נותנים להם מטענים+1 C ו-1 C יש הבדל פוטנציאלי ביניהם 1 V.

יחידה זו נקראת פארד(ו); 1 F \u003d 1 C / V.

בשל העובדה שהמטען של 1 C גדול מאוד, הקיבול של 1 F גדול מאוד.
לכן, בפועל, לעתים קרובות נעשה שימוש בשברים של יחידה זו: מיקרופארד (μF) - 10 -6 F ופיקופראד (pF) - 10 -12 F.

מאפיין חשוב של מוליכים הוא קיבולת חשמלית.
הקיבולת החשמלית של המוליכים גדולה יותר, ככל שהפרש הפוטנציאלים ביניהם קטן יותר כאשר ניתנים להם מטענים של סימנים מנוגדים.

קבלים.

ניתן למצוא מערכת מוליכים בקיבולת חשמלית גדולה מאוד בכל מקלט רדיו או לקנות בחנות. זה נקרא קבל. כעת תלמדו כיצד מערכות כאלה מסודרות ובמה תלויה הקיבולת החשמלית שלהן.

מערכות של שני מוליכים, הנקרא קבלים.קבל מורכב משני מוליכים המופרדים בשכבה דיאלקטרית, שעוביה קטן בהשוואה למידות המוליכים. המנצחים במקרה זה נקראים פרצופיםקַבָּל.

הקבל השטוח הפשוט ביותר מורכב משני לוחות מקבילים זהים הממוקמים במרחק קטן זה מזה (איור 14.33).
אם המטענים של הלוחות זהים בגודלם ומנוגדים בסימן, אז קווי הכוח של השדה החשמלי מתחילים בלוח הקבלים הטעון חיובי ומסתיימים בלוחית הקבל הטעונה בשלילי (איור 14.28). לכן, כמעט כל השדה החשמלי מרוכז בתוך הקבל ובאופן אחיד.

כדי לטעון קבל, אתה צריך לחבר את הלוחות שלו לקטבים של מקור מתח, למשל, לקטבים של סוללה. ניתן גם לחבר את הלוח הראשון לקוטב הסוללה, בו הקוטב השני מוארק, ולהאריק את הלוח השני של הקבל. ואז על הלוח המוארק יהיה מטען הפוך בסימן ושווה בערכו המוחלט למטען של הלוח הלא מקורקע. המטען של אותו מודול ייכנס לאדמה.

תַחַת טעינת קבליםלהבין את הערך המוחלט של המטען של אחד הלוחות.

קיבול הקבל נקבע על ידי נוסחה (14.22).

השדות החשמליים של הגופים הסובבים כמעט ולא חודרים לתוך הקבל ואינם משפיעים על הפרש הפוטנציאלים בין הלוחות שלו. לכן, הקיבול של קבל הוא כמעט בלתי תלוי בנוכחות של כל גופים אחרים בקרבתו.

קיבול של קבל שטוח.

הגיאומטריה של קבל שטוח נקבעת לחלוטין על ידי שטח S של הלוחות שלו והמרחק d ביניהם. הקיבול של קבל שטוח צריך להיות תלוי בערכים אלה.

ככל ששטח הצלחות גדול יותר, כך ניתן לצבור עליהן יותר מטען: ש~ס. מצד שני, המתח בין הלוחות לפי נוסחה (14.21) הוא פרופורציונלי למרחק d ביניהם. לכן, הקיבולת

בנוסף, הקיבול של קבל תלוי בתכונות הדיאלקטרי בין הלוחות. מכיוון שהדיאלקטרי מחליש את השדה, הקיבול בנוכחות הדיאלקטרי גדל.

הבה נבחן את התלות שהתקבלה על ידינו מההיגיון. כדי לעשות זאת, קח קבל, שבו ניתן לשנות את המרחק בין הלוחות, ואלקטרומטר עם מארז מוארק (איור 14.34). אנו מחברים את הגוף ואת המוט של האלקטרומטר עם לוחות הקבלים עם מוליכים ומטעינים את הקבל. כדי לעשות זאת, אתה צריך לגעת בצלחת של הקבל המחוברת למוט עם מקל מחושמל. האלקטרומטר יראה את הפרש הפוטנציאלים בין הלוחות.

דחיקת הצלחות זו מזו אנו מוצאים עלייה בהפרש הפוטנציאל. על פי הגדרת הקיבולת החשמלית (ראה נוסחה (14.22)) הדבר מעיד על ירידתה. בהתאם לתלות (14.23), הקיבולת החשמלית אכן צריכה לרדת עם הגדלת המרחק בין הלוחות.

על ידי הכנסת לוח דיאלקטרי, כגון זכוכית אורגנית, בין לוחות הקבלים, אנו מוצאים הפחתת הפרש פוטנציאל. כתוצאה מכך, הקיבול של קבל שטוח במקרה זה גדל. המרחק בין הלוחות d יכול להיות קטן מאוד, והשטח S יכול להיות גדול. לכן, עם גודל קטן, הקבל יכול להיות בעל קיבולת חשמלית גדולה.

לשם השוואה: בהיעדר דיאלקטרי בין הלוחות של קבל שטוח עם קיבולת חשמלית של 1 F ומרחק בין הלוחות d = 1 מ"מ, יהיה עליו להיות לו שטח לוח S = 100 ק"מ 2.

בנוסף, הקיבול של קבל תלוי בתכונות הדיאלקטרי בין הלוחות. מכיוון שהדיאלקטרי מחליש את השדה, הקיבול בנוכחות הדיאלקטרי גדל: כאשר ε היא הפריטטיביות של הדיאלקטרי.

חיבור סדרתי ומקביל של קבלים.בפועל, קבלים מחוברים לעתים קרובות בדרכים שונות. איור 14.40 מציג חיבור טורישלושה קבלים.

אם נקודות 1 ו-2 מחוברות למקור מתח, אז המטען +qy יעבור ללוח השמאלי של הקבל C1, והמטען -q יעבור ללוח הימנית של הקבל C3. עקב אינדוקציה אלקטרוסטטית, ללוח הימני של קבל C1 יהיה מטען של -q, ומכיוון שהלוחות של הקבלים C1 ו-C2 מחוברים והיו ניטרליים חשמלית לפני חיבור המתח, אזי, לפי חוק שימור המטען , מטען של + q יופיע בלוח השמאלי של הקבל C2 וכו' בכל הלוחות של קבלים עם חיבור כזה יהיה אותו מטען בערך מוחלט:

q \u003d q 1 \u003d q 2 \u003d q 3.

קביעת הקיבולת החשמלית המקבילה משמעה לקבוע את הקיבולת החשמלית של קבל כזה, שעם אותו הפרש פוטנציאל יצבור את אותו מטען q כמו מערכת הקבלים.

הפרש הפוטנציאל φ1 - φ2 הוא סכום הפרשי הפוטנציאל בין הלוחות של כל אחד מהקבלים:

φ 1 - φ 2 \u003d (φ 1 - φ A) + (φ A - φ B) + (φ B - φ 2),
או U \u003d U 1 + U 2 + U 3.

באמצעות נוסחה (14.23), אנו כותבים:

איור 14 41 מציג תרשים מחובר במקבילקבלים. הפרש הפוטנציאל בין הלוחות של כל הקבלים זהה ושווה ל:

φ 1 - φ 2 \u003d U \u003d U 1 \u003d U 2 \u003d U 3.

מטענים על לוחות הקבלים

q 1 = C 1 U, q 2 = C 2 U, q 3 = C 3 U.

על קבל שווה ערך עם קיבולת של C eq, המטען על הלוחות באותו הפרש פוטנציאל

q \u003d q 1 + q 2 + q 3.

עבור קיבולת חשמלית, על פי הנוסחה (14.23), אנו כותבים: C eq U \u003d C 1 U + C 2 U + C 3 U, לכן, C eq \u003d C 1 + C 2 + C 3, ובאופן כללי מקרה

סוגים שונים של קבלים.

לקבלים יש מכשירים שונים בהתאם לייעודם. קבל נייר טכני קונבנציונלי מורכב משתי רצועות של רדיד אלומיניום מבודדות זו מזו וממארז המתכת על ידי רצועות נייר ספוגות בפרפין. הרצועות והסרטים מקופלים היטב לאריזה קטנה.

בהנדסת רדיו, נעשה שימוש נרחב בקבלים בעלי קיבולת חשמלית משתנה (איור 14.35). קבל כזה מורכב משתי מערכות של לוחות מתכת, אשר, כאשר הידית מסובבת, יכול להיכנס אחד לתוך השני. במקרה זה, אזורי החלקים החופפים של הלוחות, וכתוצאה מכך, הקיבול החשמלי שלהם משתנים. הדיאלקטרי בקבלים אלה הוא אוויר.

עלייה משמעותית בקיבולת החשמלית עקב ירידה במרחק בין הלוחות מושגת במה שנקרא קבלים אלקטרוליטיים (איור 14.36). הדיאלקטרי שבהם הוא סרט דק מאוד של תחמוצות המכסה את אחת הלוחות (רצועת נייר כסף). בטנה נוספת היא נייר ספוג בתמיסה של חומר מיוחד (אלקטרוליט).

קבלים מאפשרים לך לאחסן מטען חשמלי. הקיבול של קבל שטוח הוא פרופורציונלי לשטח הלוחות וביחס הפוך למרחק בין הלוחות. בנוסף, זה תלוי במאפיינים של הדיאלקטרי בין הלוחות.

קחו בחשבון שני מוליכים טעונים. נניח שכל קווי הכוח המתחילים באחד מהם מסתיימים בצד השני. לשם כך, כמובן, עליהם להיות בעלי מטענים שווים והפוכים. מערכת כזו של שני גופים מוליכים נקראת קבל.

דוגמאות קבלים.דוגמאות לקבלים הם שני כדורים מוליכים קונצנטריים (קבל כדורי או כדורי), שני לוחות מוליכים שטוחים מקבילים, בתנאי שהמרחק ביניהם קטן בהשוואה למידות הלוחות (קבל שטוח), שני צילינדרים מוליכים קואקסיאליים, בתנאי שאורכם. גדול בהשוואה למרווח בין הצילינדרים (מעבה גלילי).

שני המוליכים היוצרים קבל נקראים הלוחות שלו.

אורז. 41. שדה חשמלי בקבלים כדוריים, שטוחים וגליליים

בכל מערכות כאלה, כאשר מטענים שווים בערכם המוחלט והמנוגדים בסימן מוענקים ללוחות, השדה החשמלי תחום כמעט כולו במרווח שבין הלוחות (איור 41). המראה של כמה קבלים המשמשים בטכנולוגיה מוצג באיור. 42.

המאפיין העיקרי של קבל הוא קיבולת חשמלית או פשוט קיבול C, המוגדר כיחס המטען של אחד מתוך

לוחות להפרש הפוטנציאל, כלומר למתח, ביניהם:

חלוקת המטענים על הלוחות תהיה זהה ללא קשר אם ניתן להם מטען גדול או קטן. משמעות הדבר היא שעוצמת השדה, ומכאן הפרש הפוטנציאלים בין הלוחות, פרופורציונלית למטען המוענק לקבל. לכן, הקיבול של קבל אינו תלוי במטען שלו.

אורז. 42. התקן, מראה וסמלים על המעגלים החשמליים של כמה קבלים

בוואקום, הקיבול נקבע אך ורק על ידי המאפיינים הגיאומטריים של הקבל, כלומר, הצורה, הגודל והמיקום היחסי של הלוחות.

יחידות קיבולת.ב-SI, פארד נלקח כיחידה של קיבול חשמלי. קבל בעל קיבולת של 1 F, שבין הלוחות שלו נוצר מתח של 1 V כאשר מעניקים מטען של 1 C:

במערכת האלקטרוסטטית המוחלטת של יחידות CGSE, לקיבולת החשמלית יש את ממד האורך והיא נמדדת בסנטימטרים:

בפועל, אתה בדרך כלל צריך להתמודד עם קבלים שהקיבול שלהם הוא הרבה פחות מ 1 F. לכן, שברים של יחידה זו משמשים - microfarad (uF) ו picofarad. קל לבסס את הקשר בין פארד לסנטימטר, בהתחשב בכך

קיבול וגיאומטריה של הקבל.ניתן להמחיש בקלות את התלות של הקיבול של קבל במאפיינים הגיאומטריים שלו על ידי ניסויים פשוטים. לשם כך נשתמש באלקטרומטר המחובר לשתי לוחות שטוחות, שניתן לשנות את המרחק ביניהן (איור 43). כדי שהמטענים של הלוחות יהיו זהים וכל השדה יתרכז רק ביניהם, יש להארקה את הלוח השני וגוף האלקטרומטר. הסטייה של מחט האלקטרומטר היא פרופורציונלית למתח בין הלוחות. אם תזיז או תרחיק את הלוחות של הקבל, אז עם מטען קבוע, המתח יקטן או יגדל בהתאם: הקיבול גדול יותר, ככל שהמרחק בין הלוחות קטן יותר. באופן דומה, אפשר לוודא שהקיבול של הקבל גדול יותר, ככל ששטח הלוחות שלו גדול יותר. כדי לעשות זאת, אתה יכול פשוט להזיז את הצלחות עם פער קבוע ביניהן.

אורז. 43. הקיבול של קבל תלוי במרחק בין הלוחות

קיבול של קבל שטוח.אנו מקבלים את הנוסחה עבור הקיבול של קבל שטוח. השדה בין הלוחות שלו אחיד למעט שטח קטן ליד קצוות הלוחות. לכן, המתח בין הלוחות שווה למכפלת עוצמת השדה E והמרחק ביניהם: כדי למצוא את עוצמת השדה E, ניתן להשתמש בנוסחה (1) § 6, המתייחסת ל-E ליד פני השטח של המוליך. עם צפיפות מטען פני השטח c: אנו מבטאים את a במונחים של מטען הקבל ושטח הלוח, בהתחשב בהתפלגות המטען אחידה, מה שעולה בקנה אחד עם ההנחה המקובלת של הומוגניות שדה: החלפת היחסים לעיל בהגדרה הכללית של קיבול ( 1), אנו מוצאים

ב-SI, שבו הקיבול של קבל שטוח יש את הצורה

במערכת היחידות CGSE, k = 1 ו

קיבול של קבל כדורי.באופן דומה לחלוטין, ניתן לגזור נוסחה לקיבול של קבל כדורי, בהתחשב בשדה החשמלי ברווח בין שני כדורים קונצנטריים טעונים של רדיוסים. עוצמת השדה שם זהה למקרה של כדור טעון בודד. של רדיוס. לכן, עבור המתח בין לוחות הרדיוסים,

הביטוי עבור הקיבול מתקבל על ידי החלפה בנוסחה (1):

קיבול של מוליך בודד.לפעמים מושג הקיבול של מוליך בודד מוצג, בהתחשב במקרה המגביל של קבל, שאחד הלוחות שלו מוסר עד אינסוף. בפרט, הקיבול של כדור מוליך בודד מתקבל מ-(5) כתוצאה ממעבר לגבול, המתאים לעלייה בלתי מוגבלת ברדיוס של הציפוי החיצוני עם רדיוס קבוע של הפנימי.

במערכת CGSE של יחידות, שבה הקיבולת של כדור בודד שווה לרדיוס שלו. אם למוליך יש צורה לא כדורית, הקיבול שלו בסדר גודל שווה לגודל הליניארי האופייני, אם כי, כמובן, זה תלוי גם בצורתו. בניגוד למוליך בודד, הקיבול של קבל גדול בהרבה מממדיו הליניאריים. לדוגמה, עבור קבל שטוח, הגודל הליניארי האופייני שווה ל- וכפי שניתן לראות מהנוסחה (4), בעוד

קבל עם דיאלקטרי.בדוגמאות של קבלים שנדונו לעיל, החלל בין הלוחות נחשב ריק. אף על פי כן, הביטויים שהתקבלו עבור הקיבול תקפים גם כאשר חלל זה מלא באוויר, כפי שהיה בניסויים הפשוטים המתוארים. אם החלל בין הלוחות מלא בסוג של דיאלקטרי, הקיבול של הקבל גדל. ניתן לאמת זאת בקלות על ידי ניסוי על ידי החלקת לוח דיאלקטרי לתוך הרווח בין הלוחות של קבל טעון המחובר לאלקטרומטר (איור 43). עם מטען קבוע של הקבל, המתח בין הלוחות יורד, מה שמעיד על עלייה בקיבול.

ירידה בהפרש הפוטנציאל בין הלוחות כאשר מוכנסת לשם לוחית דיאלקטרית מצביעה על כך שעוצמת השדה החשמלי במרווח הולכת וקטנה. ירידה זו תלויה באיזה דיאלקטרי נעשה שימוש בניסוי.

הקבוע הדיאלקטרי.כדי לאפיין את התכונות החשמליות של דיאלקטרי, מכניסים כמות פיזיקלית הנקראת הקבוע הדיאלקטרי. היתריות דיאלקטרית היא כמות חסרת מימד המראה כמה פעמים עוצמת השדה החשמלי בקבל המלא בדיאלקטרי (או המתח בין הלוחות שלו) קטנה מאשר בהיעדר דיאלקטרי עם אותו מטען של הקבל. במילים אחרות, הקבוע הדיאלקטרי מראה כמה פעמים הקיבול של קבל גדל כאשר הוא מתמלא בדיאלקטרי. לדוגמה, הקיבול של קבל שטוח מלא בדיאלקטרי עם פרמיטטיביות הוא

הגדרת המתירנות שניתנה כאן תואמת את הגישה הפנומנולוגית, שבה מתייחסים רק לתכונות המקרוסקופיות של החומר בשדה חשמלי. הגישה המיקרוסקופית, המבוססת על התחשבות בקיטוב של אטומים או מולקולות המרכיבות חומר, כוללת מחקר של מודל ספציפי ומאפשרת לא רק לתאר בפירוט את השדות החשמליים והמגנטיים בתוך החומר, אלא גם להבין כיצד תופעות חשמליות ומגנטיות מקרוסקופיות מתרחשות בחומר. בשלב זה אנו מגבילים את עצמנו לגישה הפנומנולוגית בלבד.

אורז. 44. חיבור מקביל של קבלים

עבור דיאלקטריים מוצקים, הערך נע בטווח שבין 4 ל-7, ולדיאלקטריים נוזליים, מ-2 עד 81. למים טהורים רגילים יש קבוע דיאלקטרי כה חריג. בנוסף לקבל האוויר המשתנה (ראה איור 42), המשמש לכיוון מקלטי רדיו, כל שאר הקבלים המשמשים בטכנולוגיה מלאים בדיאלקטרי.

סוללות קבלים.בעת שימוש בקבלים, לפעמים הם מחוברים לסוללות. עם חיבור מקביל (איור 44), המתחים על הקבלים זהים, והטעינה הכוללת של הסוללה שווה לסכום הטעינות של הקבלים שלכל אחד מהם, כמובן, נכונה. בהתחשב בסוללה כאחד

קבל, יש לנו

מצד שני,

בהשוואה בין (8) ו-(9), אנו מוצאים שהקיבול של סוללת הקבלים המחוברים במקביל שווה לסכום הקיבולים שלהם:

אורז. 45. חיבור סדרתי של קבלים

כאשר קבלים לא טעונים מראש מחוברים בסדרה (איור 45), המטענים בכל הקבלים זהים, והמתח הכולל שווה לסכום המתחים על הקבלים הבודדים:

מצד שני, בהתחשב בסוללה כקבל יחיד, יש לנו

בהשוואה בין (11) ו-(12), אנו רואים שכאשר קבלים מחוברים בסדרה, מתווספות הכמויות ההדדיות ליכולות:

כאשר מחוברים בסדרה, קיבולת הסוללה קטנה מהקטן מבין הקבלים המחוברים.

מתי שני גופים מוליכים יוצרים קבל?

מה המטען של קבל?

כיצד ליצור קשר בין יחידות קיבולת SI ל-CGSE?

הסבר איכותית מדוע הקיבול של קבל גדל עם ירידה בפער בין הלוחות.

קבל נוסחה לקיבול של קבל שטוח, תוך התחשבות בשדה החשמלי שבו כסופרפוזיציה של שדות שנוצרו על ידי שני מישורים בעלי מטען הפוך.

קבל נוסחה לקיבול של קבל שטוח, תוך התחשבות בו כמקרה המגביל של קבל כדורי, הנוטה לאינסוף כך שההפרש נשאר קבוע.

מדוע אי אפשר לדבר על הקיבולת של פלטה שטוחה אינסופית בודדת או גליל נפרד ארוך אינסופי?

אפיינו בקצרה את ההבדל בין הגישות הפנומנולוגיות והמיקרוסקופיות בחקר תכונות החומר בשדה חשמלי.

מה הפירוש של קבוע דיאלקטרי של חומר?

מדוע בעת חישוב הקיבולת של סוללת קבלים מחוברים בסדרה, נקבע התנאי שהם לא נטענו קודם לכן?

מה הטעם בחיבור קבלים בסדרה אם זה רק מביא לירידה בקיבול?

שדה בתוך ומחוץ לקבל.כדי להדגיש את ההבדל בין מה שנקרא מטען של קבל לבין המטען הכולל של הלוחות, שקול את הדוגמה הבאה. תנו ללוח החיצוני של הקבל הכדורי להיות מקורקע, ולהעביר את המטען q ללוח הפנימי. כל המטען הזה יתפזר באופן שווה על פני השטח החיצוני של הלוח הפנימי. אז מטען מושרה על פני השטח הפנימיים של הכדור החיצוני, ולכן, המטען של הקבל שווה ל. ומה יהיה על פני השטח החיצוניים של הכדור החיצוני? זה תלוי במה שמקיף את הקבל. תנו, למשל, מטען נקודתי להיות ממוקם במרחק מפני השטח של הכדור החיצוני (איור 46). מטען זה לא ישפיע בשום אופן על המצב החשמלי של החלל הפנימי של הקבל, כלומר, השדה בין הלוחות שלו. למעשה, החללים הפנימיים והחיצוניים מופרדים על ידי עובי המתכת של הבטנה החיצונית, שבה השדה החשמלי הוא אפס.

אורז. 46. ​​קבל כדורי בשדה חשמלי חיצוני

טעינה על המשטח החיצוני של הבטנה.אך אופי השדה בחלל החיצון והמטען המושרה על פני השטח החיצוניים של הכדור החיצוני תלויים בגודל ובמיקומו של המטען.שדה זה יהיה בדיוק כמו במקרה בו המטען נמצא במרחק מ פני השטח של כדור מתכת מוארק מוצק, שרדיוס שלו הכדור החיצוני של הקבל (איור 47). אותו הדבר יהיה המטען המושרה.

כדי למצוא את ערכו של המטען המושרה, נטען כדלקמן. השדה החשמלי בכל נקודה בחלל נוצר על ידי המטען והמטען המושרה

על פני הכדור, שמופץ שם, כמובן, בצורה לא אחידה - רק כדי שעוצמת השדה שנוצרת בתוך הכדור תיעלם. על פי עקרון הסופרפוזיציה, ניתן לחפש את הפוטנציאל בכל נקודה כסכום פוטנציאל השדה שנוצר ממטען נקודתי ומטענים נקודתיים, שאליהם ניתן לחלק את המטען המושרה המופץ על פני הכדור. מכיוון שכל המטענים היסודיים שאליהם מחולק המטען המושרה על פני הכדור נמצאים באותו מרחק ממרכז הכדור, פוטנציאל השדה שנוצר על ידו במרכז הכדור יהיה שווה ל-

אורז. 47. השדה של מטען נקודתי ליד כדור מוליך מקורקע

אז הפוטנציאל הכולל במרכז הכדור המוארק הוא

סימן המינוס משקף את העובדה שהמטען המושרה הוא תמיד מהסימן ההפוך.

אז, אנו רואים שהמטען על פני השטח החיצוני של הכדור החיצוני של הקבל נקבע על ידי הסביבה שבה נמצא הקבל, ואין לו שום קשר למטען של הקבל q. המטען הכולל של הציפוי החיצוני של הקבל, כמובן, שווה לסכום המטענים של המשטחים החיצוניים והפנימיים שלו, אולם מטען הקבל נקבע רק לפי המטען של המשטח הפנימי של לוח זה, המחובר בקווי שדה עם מטען של הצלחת הפנימית.

בדוגמה המנותחת, עצמאות השדה החשמלי בחלל שבין לוחות הקבלים, וכתוצאה מכך, הקיבול שלו מגופים חיצוניים (טעונים וגם לא טעונים) נובע מהגנה אלקטרוסטטית, כלומר, עובי המתכת של הלוח החיצוני. . למה יכול להוביל היעדר הגנה כזו ניתן לראות בדוגמה הבאה.

קבל צלחת שטוחה.קחו בחשבון קבל שטוח בצורת שני לוחות מתכת מקבילים, שהשדה החשמלי שלהם מרוכז כמעט כולו במרווח שבין הלוחות. אנו סוגרים את הקבל בקופסת מתכת שטוחה ללא טעינה, כפי שמוצג באיור. 48. במבט ראשון, אולי נראה שתמונת השדה בין לוחות הקבלים לא תשתנה, שכן כל השדה מרוכז בין הלוחות, ואנו מזניחים את אפקט הקצה. עם זאת, קל לראות שזה לא המקרה. מחוץ לקבל, עוצמת השדה היא אפס, כך שבכל הנקודות משמאל לקבל, הפוטנציאל זהה וחופף לפוטנציאל של הלוח השמאלי. באופן דומה, הפוטנציאל של כל נקודה מימין לקבל עולה בקנה אחד עם הפוטנציאל של הלוח הימני (איור 49). לכן, על ידי סגירת הקבל בקופסת מתכת, אנו מחברים נקודות עם פוטנציאלים שונים עם מוליך.

כתוצאה מכך, תתרחש חלוקה מחדש של מטענים בקופסת המתכת עד לשוויון הפוטנציאלים של כל הנקודות שלה. מטענים נגרמות על פני השטח הפנימיים של הקופסה, ושדה חשמלי יופיע בתוך הקופסה, כלומר מחוץ לקבל (איור 50).

אורז. 48. קבל בקופסת מתכת

אורז. 49. שדה חשמלי של קבל שטוח טעון

אורז. 50. שדה חשמלי של קבל טעון המונח בקופסת מתכת

אבל זה אומר שמטענים יופיעו גם על המשטחים החיצוניים של לוחות הקבלים. מכיוון שהמטען הכולל של הצלחת המבודדת אינו משתנה במקרה זה, המטען על פני השטח החיצוניים שלה יכול להתעורר רק עקב זרימת המטען מהמשטח הפנימי. אבל כאשר המטען משתנה על המשטחים הפנימיים של הלוחות, עוצמת השדה בין לוחות הקבלים תשתנה.

לפיכך, המסקנה של הקבל הנחשב בקופסת מתכת מובילה לשינוי במצב החשמלי של החלל הפנימי.

ניתן לחשב בקלות את השינוי במטענים הלוחות ובשדה החשמלי בדוגמה זו. הבה נסמן את המטען של קבל מבודד דרך המטען הזורם על המשטחים החיצוניים של הלוחות בעת הנחת הקופסה, נסמן אותו באמצעות אותו מטען של הסימן הנגדי יושרה על המשטחים הפנימיים של הקופסה. מטען יישאר על המשטחים הפנימיים של לוחות הקבלים, לאחר מכן, במרווח שבין הלוחות, עוצמת השדה האחידה תהיה שווה ביחידות SI, ומחוץ לקבל, השדה מכוון לכיוון ההפוך וחוזקו הוא איפה אזור הצלחת. דרישה שהפרש הפוטנציאל בין קירות מנוגדים של קופסת מתכת יהיה שווה לאפס, ובהנחה לשם הפשטות המרחקים בין כל הלוחות זהים ושווים אז

תוצאה זו קלה להבנה אם ניקח בחשבון שלאחר הנחת הקופסה, השדה קיים בכל שלושת הרווחים בין הלוחות, כלומר, למעשה, ישנם שלושה קבלים זהים, שמעגל המיתוג השקול שלהם מוצג באיור. . 51. חישוב הקיבול של מערכת הקבלים המתקבלת, אנו מקבלים.

קופסת מתכת על הקבל מספקת הגנה אלקטרוסטטית למערכת. כעת אנו יכולים להביא כל גוף טעון או לא טעון מבחוץ לקופסה והשדה החשמלי בתוך הקופסה לא ישתנה. המשמעות היא שהקיבולת של המערכת לא תשתנה.

הבה נשים לב לעובדה שבדוגמה המנותחת, לאחר שגילינו את כל מה שעניין אותנו, עקפנו בכל זאת את השאלה אילו כוחות ביצעו את חלוקת החיובים מחדש. איזה שדה חשמלי גרם לתנועת אלקטרונים בחומר הקופסה המוליכה?

ברור שזה יכול להיות רק אותו שדה לא-הומוגני שעובר מעבר לקבל ליד קצוות הלוח (ראה איור 39). אמנם עוצמת שדה זה קטנה ואינה נלקחת בחשבון בעת ​​חישוב השינוי בקיבול, אך היא זו שקובעת את מהות התופעה הנחשבת - היא מזיזה מטענים ובכך גורמת לשינוי בעוצמת השדה החשמלי בתוך הקופסה. .

מדוע יש להבין את מטען הקבל לא כמטען המלא של הלוח, אלא רק כחלק ממנו שנמצא בצד הפנימי שלו. מול הבטנה השנייה?

מה תפקידן של השפעות קצה כאשר בוחנים תופעות אלקטרוסטטיות בקבל?

כיצד ישתנה הקיבול של בנק קבלים אם הלוחות של אחד מהם סגורים יחד?

בקורס פיסיקה של בית הספר הבסיסי כבר נפגשתם עם קבל - מכשיר שנועד לצבור מטענים חשמליים.
לדוגמה, קבל שטוח (איור 54.1) מורכב משני לוחות מקבילים, שהמרחק ביניהם קטן בהרבה מגודלם. לוחות אלה נקראים לוחות קבלים.

בין הלוחות של הקבל נמצא דיאלקטרי. זה יכול להיות, למשל, אוויר. אבל לעתים קרובות יותר החלל בין הלוחות מלא בדיאלקטרי נוזלי או מוצק.

אם תאמר ללוחות הקבלים שווים בגודלם, אך הפוכים בסימן, מטענים חשמליים, אזי השדה שנוצר על ידי המטענים הללו יתרכז כמעט לחלוטין בין הלוחות (ראה איור 51.6).

המטען של קבל נקרא מודול המטען של כל אחד מהלוחות ה- (זכור שמטענים מנוגדים על הלוחות של קבל שווים בערכם המוחלט).

אם נגדיל את המטענים של לוחות הקבלים, נניח, פי 3, אז גם עוצמת השדה בין הלוחות תגדל פי 3. המשמעות היא שגם עבודת השטח בהעברת המטען מצלחת אחת לאחרת תגדל פי 3. כתוצאה מכך, המתח בין הלוחות יגדל גם פי 3.

נימוק זה מראה שהמתח בין הלוחות של הקבל עומד ביחס ישר למטען הקבל. לכן, היחס בין המטען q של הקבל למתח U בין הלוחות שלו אינו תלוי לא במטען או במתח. לכן, יחס זה הוא מאפיין של הקבל עצמו.

היחס בין המטען של קבל למתח בין הלוחות שלו נקרא הקיבול:

יחידת קיבולת חשמלית. יחידת הקיבולת החשמלית היא 1 פארד (F). יחידה זו נקראת על שם המדען האנגלי מייקל פאראדיי.

1F = 1 C / 1 V.

אם לקבל יש קיבולת חשמלית של 1 F, אז עם מטען של 1 C, המתח בין הלוחות שלו הוא 1 V. זוהי קיבולת חשמלית גדולה מאוד, לכן, למטרות מעשיות, יחידות קיבולת חשמליות כמו microfarad ( 10 -6 F) ו-picofarad (1 pF \u003d 10 -12 F).

1. מהו המטען של הקבל אם הקיבול שלו הוא 5 μF, והמתח בין הלוחות שלו הוא 200 V?

2. כיצד ישתנה הקיבול של הקבל אם:
א) מטען הקבל מוכפל?
ב) להפחית את המתח בין הלוחות של הקבל פי 3?

מה קובע את הקיבול של קבל שטוח?

בואו נשים ניסיון
אנו מחברים את אחת הלוחות של קבל ההדגמה של בית הספר לגוף האלקטרומטר, והשנייה למוט שלו (איור 54.2, א).

אנו מטעינים את הקבל ומתחילים להפגיש את הצלחות. נראה כי קריאות האלקטרומטר הולכות ופוחתות (איור 54.2, ב). המשמעות היא שהפרש הפוטנציאל (מתח) בין הלוחות יורד.

מכיוון שהמטען של הלוחות נשאר ללא שינוי, נובע מהנוסחה C \u003d q / U שעם ירידה במרחק בין הלוחות, הקיבול של הקבל גדל.

אם, במרחק קבוע בין הלוחות של הקבל, יוכנס ביניהם דיאלקטרי (לדוגמה, יריעת זכוכית אורגנית), אזי הפרש הפוטנציאלים בין הלוחות יקטן. זה מצביע על כך שהקיבול של הקבל גדל.

על ידי שינוי השטח של לוחות הקבל, נראה שככל ששטח הלוחות גדל, הקיבול של הקבל גדל.

ניסויים וחישובים מדויקים יותר מראים שהקיבול של קבל שטוח מתבטא בנוסחה

C = (εε 0 S)/d, (2)

כאשר S הוא השטח של אחד הלוחות, d הוא המרחק ביניהם, ε הוא הקבוע הדיאלקטרי של הדיאלקטרי הממלא את החלל ביניהם, ε 0 = 8.85 * 10 -12 C 2 / (N * m 2 ) (מה שנקרא קבוע חשמלי) .

3. כיצד ישתנה הקיבול של הקבל אם:
א) להגדיל את שטח הצלחות שלו פי 3?
ב) להקטין את המרחק בין הצלחות פי 2?
ג) למלא את החלל בין הלוחות בדיאלקטרי בעל הפריטטיביות ε = 4?

היחס בין המתח על הקבל לבין עוצמת השדה בין הלוחות שלו. ברווח שבין הלוחות של קבל שטוח, השדה החשמלי יכול להיחשב כמעט אחיד. לכן, אם המרחק ביניהם מסומן ב-d, נקבל את היחס הבא (ראה סעיף 53):

4. מהו המטען של קבל שטוח אם הקיבולת החשמלית שלו היא 20 pF, עוצמת השדה בין הלוחות היא 50 קילו וולט/מ', והמרחק בין הלוחות הוא 5 מ"מ?

5. המרחק בין הלוחות של קבל שטוח גדל פי 3 עם מטען קבוע. כיצד השתנה המתח בין הלוחות וחוזק השדה?

2. אנרגיה של קבל טעון

בואו נשים ניסיון
אנו סוגרים את הלוחות של קבל טעון דרך נורת ליבון. נראה שכאשר הקבל יפרק, הנורה תהבהב. זה אומר שלקבל טעון יש אנרגיה.

הבה נניח שאנו מרחיקים את הלוחות של קבל טעון, שהמרחק ההתחלתי ביניהם שווה כמעט לאפס. על ידי דחיקת הלוחות זה מזה, אנו עושים עבודה חיובית, כי לוחות טעונים הפוך נמשכים. במקרה זה, על פי חוק שימור האנרגיה, האנרגיה הפוטנציאלית של הקבל עולה. החישוב מראה שהוא גדל ב

כאשר q הוא מודול טעינת הלוח (טעינת הקבל), U הוא המתח בין הלוחות שלו. זוהי האנרגיה של קבל טעון.

הגורם ½ בנוסחה (3) נובע מהעובדה שעל ידי דחיקת לוחות הקבלים זה מזה, אנו מזיזים כל אחד מהם בשדה שנוצר על ידי המטען של לוח (אחר) אחד. ועוצמת השדה שנוצרת על ידי צלחת אחת קטנה פי 2 ממודול עוצמת השדה בין הלוחות.

6. הוכח שהאנרגיה של קבל טעון מתבטאת גם בנוסחאות

Wp = q 2 /2C, (4)
Wp = CU 2 /2. (5)

רֶמֶז. השתמש בנוסחה C = q/U.

מנוסחה (4) עולה כי האנרגיה של קבל טעון עומדת ביחס הפוך לקיבולת החשמלית שלו, ומנוסחה (5) עולה כי להיפך, היא עומדת ביחס ישר לקיבולת החשמלית. האם נוסחאות אלו סותרות זו את זו?

כדי לענות על שאלה זו, שקול כיצד האנרגיה של קבל משתנה עם שינוי בקיבול החשמלי שלו. קבלים, שניתן לשנות את הקיבולת החשמלית שלהם, נמצאים בשימוש נרחב, במיוחד בהנדסת רדיו: למשל, הם משמשים לכוון מקלט רדיו לגל של תחנת רדיו מסוימת (על כך נדבר עוד בכיתה יא'. קורס פיזיקה). קבלים כאלה נקראים קבלים משתנים.

לדוגמה, בניסוי שתואר לעיל (ראה איור 54.2), הקיבול של הקבל גדל ככל שהלוחות שלו התקרבו.

כאשר חוקרים את התלות של האנרגיה של קבל בקיבול החשמלי שלו, חשוב מאוד לשקול מהו הערך שנותר ללא שינוי כאשר הקיבול החשמלי משתנה: מטען הקבל או המתח בין הלוחות שלו.

7. הקיבולת החשמלית של הקבל גדלה פי 3 עם מטען קבוע.
א) מצא את השינוי באנרגיה של הקבל באמצעות נוסחה (4).
ב) כיצד השתנה המתח בין הלוחות של הקבל?
ג) מצא את השינוי באנרגיה של הקבל באמצעות נוסחה (5).

8. הקיבול החשמלי של הקבל גדל פי 3 עם מתח קבוע בין הלוחות.
א) מצא את השינוי באנרגיה של הקבל באמצעות נוסחה (5).
ב) כיצד השתנה המטען של הקבל?
ג) מצא את השינוי באנרגיה של הקבל באמצעות נוסחה (4).

לפיכך, אנו רואים שאין סתירה בין הנוסחאות (4) ו-(5): שתי הנוסחאות הללו נותנות ערך זהה של האנרגיה של הקבל, אם ניקח בחשבון שמטען הקבל והמתח שבין הלוחות קשורים בקשר C = q/U.

3. אנרגיית שדה חשמלי

חשוב לקחת בחשבון את האנרגיה הפוטנציאלית של מטענים בשדה חשמלי וכן את האנרגיה של שדה חשמלי. כאשר מטענים נעים זה ביחס לזה, האנרגיה של השדה החשמלי שנוצר על ידי המטענים הללו משתנה.

לדוגמה, על ידי דחיפת הלוחות הטעונים של קבל זה מזה, אנו עושים עבודה חיובית, מכיוון שהלוחות נמשכים זה לזה. על פי חוק שימור האנרגיה, העבודה שנעשתה שווה לעלייה באנרגיה של השדה החשמלי. על ידי הגדלת המרחק בין הלוחות, אנו מגדילים את נפח החלל התפוס על ידי השדה החשמלי: באיור 54.3, a, b, השטח התפוס על ידי השדה החשמלי מודגש באור לצורך הבהירות.


חישובים מראים כי עבור שדה אחיד, אנרגיית השדה החשמלי באזור נתון במרחב פרופורציונלית לנפח של אזור זה ולריבוע של עוצמת השדה.

שאלות ומשימות נוספות

9. כל הממדים של קבל האוויר הצטמצמו פי 2 ואז התמלא החלל בין הלוחות שלו בדיאלקטרי.
א) כיצד השתנה הקיבול של הקבל עקב ירידה בגודלו?
ב) מהו הקבוע הדיאלקטרי של הדיאלקטרי אם לאחר מילוי החלל בין הלוחות בו, ערך הקיבול של הקבל הפך שווה למקור?

10. כדור טעון קטן תלוי על חוט בין צלחות מסודרות אנכית של מעבה אוויר. מסת הכדור היא 0.2 גרם, המטען הוא 30 nC, המרחק בין הלוחות הוא 5 ס"מ. החוט מוסט בזווית של 30º מהאנך.
א) צייר על השרטוט את כל הכוחות הפועלים על הכדור.
ב) מהו הכוח הפועל על הכדור בשדה אלקטרוסטטי?
ג) מהי עוצמת השדה בין הלוחות של הקבל?
ד) מהו הפרש הפוטנציאלים בין הלוחות של הקבל?

11. המרווח בין הלוחות של קבל שטוח מלא בדיאלקטרי, שהפריטיטיביות שלו היא 7. המטענים של לוחות הקבל נשארים ללא שינוי. איך זה ישתנה כשהדיאלקטרי יוסר:
א) הקיבול של הקבל?
ב) הפרש הפוטנציאלים בין הלוחות שלו?
ג) האנרגיה של הקבל?

12. המרווח בין הלוחות של קבל האוויר מלא בדיאלקטרי בעל הפרת ערך ε והמרחק בין הלוחות מצטמצם פי 2. במקרה זה, הפרש הפוטנציאל בין הלוחות נשמר ללא שינוי.
א) כיצד משתנה הקיבול של קבל?
ב) כיצד משתנה המטען של קבל?
ג) כיצד משתנה האנרגיה של קבל?

אחד הפרמטרים החשובים ביותר שבהם מאופיין קבל הוא הקיבולת החשמלית שלו (C). כמות פיזיקלית C, שווה ל:

נקרא הקיבול של הקבל. כאשר q הוא המטען של אחת מלוחות הקבלים, והוא הפרש הפוטנציאלים בין הלוחות שלו. הקיבול של קבל הוא ערך התלוי בגודל ובעיצוב של הקבל.

עבור קבלים עם אותו התקן ועם מטענים שווים על הלוחות שלו, הפרש הפוטנציאל של קבל אוויר יהיה קטן פי כמה מהפרש הפוטנציאל בין הלוחות של קבל, שהרווח שביניהם מלא בדיאלקטרי בעל קבוע דיאלקטרי. המשמעות היא שהקיבול של קבל עם דיאלקטרי (C) גדול פי כמה מהקיבול של קבל אוויר ():

היכן הפריטטיביות של הדיאלקטרי.

יחידת הקיבול של קבל נחשבת לקיבול של קבל כזה, הנטען במטען יחידה (1 C) להפרש פוטנציאל השווה לוולט אחד (ב-SI). יחידת הקיבול של קבל (כמו גם כל קיבול אקלקטי) במערכת היחידות הבינלאומית (SI) היא פארד (F).

קיבול חשמלי של קבל שטוח

השדה בין הלוחות של קבל שטוח ברוב המקרים נחשב אחיד. האחידות נשברת רק ליד הקצוות. כאשר מחשבים את הקיבול של קבל שטוח, השפעות הקצה הללו מוזנחות בדרך כלל. זה אפשרי אם המרחק בין הלוחות קטן בהשוואה לממדים הליניאריים שלהם. במקרה זה, הקיבול של קבל שטוח מחושב כך:

איפה הקבוע החשמלי; S הוא השטח של כל צלחת (או הקטנה ביותר); d הוא המרחק בין הלוחות.

הקיבול החשמלי של קבל שטוח, המכיל N שכבות דיאלקטריות, העובי של כל אחת, הקבוע הדיאלקטרי המתאים של השכבה ה-i, שווה ל:

קיבול חשמלי של קבל גלילי

העיצוב של קבל גלילי כולל שני משטחים מוליכים גליליים קואקסיאליים (קואקסיאליים) בעלי רדיוסים שונים, שהרווח ביניהם ממולא על ידי דיאלקטרי. הקיבול החשמלי של קבל כזה נמצא כך:

כאשר l הוא גובה הגלילים; - רדיוס הבטנה החיצונית; - רדיוס הבטנה הפנימית.

קיבולים של קבל כדורי

קבל כדורי הוא קבל שהלוחות שלו הם שני משטחים מוליכים כדוריים קונצנטריים, החלל ביניהם מלא בדיאלקטרי. הקיבול של קבל כזה נמצא כך:

היכן נמצאים הרדיוסים של לוחות הקבלים.

דוגמאות לפתרון בעיות

דוגמה 1

הנוסחה לקיבולת החשמל היא כדלקמן.

ערך זה נמדד בפאראדים. ככלל, קיבול התא קטן מאוד ונמדד בפיקופראד.

במשימות, לעתים קרובות שואלים כיצד הקיבול של קבל ישתנה אם המטען או המתח יוגדלו. זו שאלת טריק. בואו נצייר אנלוגיה נוספת.

תארו לעצמכם שאנחנו מדברים על צנצנת רגילה, ולא על קבל. לדוגמה, יש לך שלושה ליטר. שאלה דומה: מה יקרה לקיבולת הצנצנת אם יזרקו לתוכה 4 ליטר מים? כמובן שהמים פשוט ישפכו החוצה, אבל מידות הצנצנת לא ישתנו בשום צורה.

אותו דבר לגבי קבלים. לטעינה ולמתח אין השפעה על הקיבול. פרמטר זה תלוי רק בממדים הפיזיים בפועל.

הנוסחה תהיה כדלקמן

רק פרמטרים אלה משפיעים על הקיבול בפועל של הקבל.

על כל קבל יש סימון עם פרמטרים טכניים.

זה קל להבנה. מספיק ידע בסיסי בחשמל.

חיבור קבלים

קבלים, כמו נגדים, יכולים להיות מחוברים בסדרה או במקביל. בנוסף, ישנם חיבורים מעורבים במעגלים.

כפי שאתה יכול לראות, הקיבול של הקבל בשני המקרים נחשב בצורה שונה. זה חל גם על מתח וטעינה. על פי הנוסחאות ניתן לראות שהקיבול החשמלי של הקבל, או יותר נכון, השילוב שלהם במעגל, יהיה הגדול ביותר בחיבור במקביל. בסדרה, הקיבול הכולל מופחת באופן משמעותי.

כאשר מחוברים בסדרה, המטען מתחלק באופן שווה. זה יהיה זהה בכל מקום - גם בסך הכל וגם על כל קבל. וכאשר החיבור מקביל, מתווסף המטען הכולל. חשוב לזכור זאת בעת פתרון בעיות.

מתח נחשב להיפך. כשמתחברים בסדרה מוסיפים, וכשמחברים במקביל זה שווה בכל מקום.

כאן אתה צריך לבחור: אם אתה צריך יותר מתח, אז אנחנו מקריבים קיבולת. אם קיבולת, אז לא יהיה מתח ענק.

סוגי קבלים

יש מספר עצום של קבלים. הם נבדלים בגודל ובצורה.

כמובן, קיבולת מחושבת אחרת עבור כל אחד.

קיבול חשמלי של קבל שטוח

הקיבול החשמלי של קבל שטוח נקבע בצורה הקלה ביותר. בעצם כולם זוכרים את הנוסחה הזו, בניגוד לאחרים.

הכל תלוי בפרמטרים הפיזיים ובסביבה שבין הצלחות.

גם כאן ישנה חשיבות רבה לאיזה דיאלקטרי או חומר מונח בתוכו. מכיוון שהחלק הוא בגודל של כדור, הקיבול שלו תלוי ברדיוס.

במקרה של צורה גלילית, בנוסף לסביבה בפנים, יש חשיבות לרדיוסים ואורך הגליל.

תחשוב איך הקיבול של קבל שטוח ישתנה אם הוא ניזוק? ישנם כשלים שונים שיכולים להשפיע על ביצועי הקבלים.

לדוגמה, הם מתייבשים או מתנפחים. לאחר מכן, הם הופכים בלתי מתאימים לפעולה רגילה של המכשיר שבו הם מותקנים.

שקול דוגמאות של נזק וכשל של קבלים. כולם יכולים להתפוצץ בבת אחת.

לפעמים רק מעטים נכשלים. זה קורה כאשר קבלים של פרמטרים שונים או איכות.

דוגמה ממחישה לקלקול (נפיחות, קריעה ובריחה מהתוכן).

אם אתה רואה את הקלטות האלה, מדובר בדרגה קיצונית של נזק. זה לא יכול להיות גרוע יותר.

אם אתה מבחין בקבלים נפוחים כאלה במכשיר (למשל, בכרטיס מסך במחשב), זו סיבה לחשוב על החלפת החלק.

בעיות כאלה ניתן לבטל רק על ידי החלפה עם חלק דומה. עליך להתאים את כל הפרמטרים אחד לאחד. אחרת, העבודה עלולה להיות שגויה או קצרת מועד.

יש להחליף קבלים בזהירות מבלי לפגוע בלוח. אתה צריך להלחים במהירות, הימנעות התחממות יתר. אם אתה לא יודע איך לעשות זאת, עדיף לקחת את החלק לתיקון.

הגורם העיקרי להרס הוא התחממות יתר, המתרחשת במקרה של הזדקנות או התנגדות גבוהה במעגל.

מומלץ לא לעכב את התיקון. מכיוון שקבלים פגומים משנים קיבול, המכשיר שבו הם נמצאים יפעל בצורה לא תקינה. ועם הזמן זה יכול לגרום לכישלון.

אם יש לך קבלים נפוחים בכרטיס המסך שלך, אז החלפתם בזמן יכולה לתקן את המצב. אחרת, המיקרו-מעגל או משהו אחר עלול להישרף. במקרה זה, התיקון יהיה יקר מאוד או אפילו בלתי אפשרי.

אמצעי זהירות

למעלה הייתה דוגמה עם פחית מים. נאמר שאם שופכים עוד מים, המים ישפכו החוצה. עכשיו תחשוב איפה האלקטרונים בקבל יכולים "להישפך החוצה"? אחרי הכל, הוא אטום לחלוטין!

אם תפעיל יותר זרם על המעגל ממה שהקבל מיועד לו, אז ברגע שהוא נטען, העודף שלו ינסה ללכת לאנשהו. ואין מקום פנוי. התוצאה תהיה פיצוץ. במקרה של עודף קל של המטען, הכותנה תהיה קטנה. אבל אם תפעיל כמות עצומה של אלקטרונים על הקבל, הוא פשוט ישבר, והדיאלקטרי יזרום החוצה.

הזהר!