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