Электроемкость. Единицы электроемкости

Выясним важный для практики вопрос,при каком условии можно накопить на проводниках большой электрический заряд?

При любом способе заряжения тел — с помощью трения, электростатической машины, гальванического элемента и т. д. — первоначально нейтральные тела заряжаются вследствие того, что некоторая часть заряженных частиц переходит от одного тела к другому. Обычно этими частицами являются электроны.

При заряжении двух проводников, например, от электростатической машины один из них приобре­тает заряд +|q|, а другой -|q|. Между проводниками появляется электрическое поле и возникает разность потенциалов (напряжение). С увеличением напряжения электрическое поле между проводниками усиливается.

В сильном электрическом поле (при большом напряжении) диэлектрик (например, воздух) становится проводящим. Наступает так назы­ваемый пробой диэлектрика: между проводниками проскакивает искра, и они разряжаются. Чем меньше увеличивается напряжение между проводниками с увеличением их зарядов, тем больший заряд можно на них накопить.

Электроемкость. Введем физическую величину, характеризующую способность двух проводников на­капливать электрический заряд. Эту величину называют электроемкостью.

Напряжение U между двумя проводниками пропорционально электрическим зарядам, которые находятся на проводниках (на одном + |q|, а на другом — |q|). Действительно, если заряды удвоить, то напряженность электрического поля станет в 2 раза больше, следовательно, в 2 раза увеличится и работа, совершаемая полем при перемещении заряда, т. е. в 2 раза увеличится напряжение. Поэтому отношение заряда q одного из проводников (на другом находится такой же по модулю заряд) к разности потенциалов между этим проводником и соседним не зависит от заряда. Оно определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным расположением, а также электрическими свойствами окружающей среды (диэлектрической проницаемостью г). Это позволяет ввести понятие электроемкости двух проводников.

Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним:

(1)

Чем меньше напряжение U при сообщении проводникам зарядов +|q|и -|q|, тем больше электроемкость проводников. На проводниках можно накопить большие заряды, не вызывая пробоя диэлектрика. Но сама электроемкость не зависит ни от сообщенных проводникам зарядов, ни от возникающего напряжения.

Иногда говорят об электроемкости одного проводника. Это имеет смысл, если проводник является уединенным, т. е. расположен на большом по сравнению с его размерами расстоянии от других проводников. Так говорят, например, о емкости проводящего шара. При этом подразумевается, что роль другого проводника играют удаленные предметы, расположенные вокруг шара.

Единицы электроемкости.Формула (1) позволяет ввести единицу электроемкости.

Электроемкость двух проводников равна единице, если при сообщении им зарядов +1 Кл и — 1 Кл между ними возникает разность потенциалов 1 В. Эту единицу называют фарад (Ф); 1 Ф —1 Кл/В,

Из-за того что заряд в 1 Кл очень велик, емкость 1 Ф очень велика. Поэтому на практике часто используют доли этой единицы, микрофарад (мкФ) —10 -6 Ф и пикофарад (пФ)-10 -12 Ф

Важная характеристика проводников — электроемкость. Электроемкость проводников тембольше, чем меньше разность потенциалов между ними при сообщении им зарядов противоположных знаков.