Что такое электрическая емкость. Электрическая емкость. Плоский конденсатор
Рассмотрим более подробно электрическое поле, заряды и разность потенциалов (напряжение) в системе двух заряженных тел, отделенных друг от друга изоляцией.
При этом будем все время считать, что заряд одного тела равен и противоположен заряду другого тела. Это последнее условие всегда выполняется, если заряд этим двум телам сообщается посредством их соединения с разными полюсами одного и того же источника напряжения. На рис. 4.9 в качестве таких двух тел изображены две параллельные металлические пластины с малым расстоянием между ними.
Максимальное значение крутящего момента определяет максимальное усилие, которое может быть достигнуто при повороте. Мы различаем два вида резьбовых соединений: «жесткий» и «мягкий». Рекомендуемые значения отверждения и сверления указаны большинством изготовителей в технических листах и инструкциях по использованию - максимальные рекомендуемые диаметры для сверления в таких материалах, как дерево, сталь, алюминий, кирпич и максимальный диаметр винта соответственно.
Эти значения не должны превышаться, поскольку это может привести к серьезным дефектам продукта. Мы предлагаем различные отвертки обоих типов, причем более предпочтительные модели батарей преобладают над электрическими. Немецкая компания является символом проверенного качества, и в этом случае является одним из ведущих мировых производителей широкого спектра беспроводных отверток. Они имеют инновационную технологию перезаряжаемых батарей и высокую степень эргономики, которые позволяют им оптимально работать в любой ситуации.
Рис. 4.9. Две параллельные изолированные металлические пластины присоединены к источнику напряжения. Эти пластины образуют простейший конденсатор
Рис. 4.10. Бумажный конденсатор
Мы знаем, что чем больше заряд, тем больше сила создаваемого им поля. Но, увеличивая напряженность поля, мы, конечно, увеличиваем и напряжение: чем больше сила, тем больше и работа, если, конечно, путь остался прежним.
Кроме того, компактные силовые блоки имеют решающее преимущество: они могут сверлить и привинчивать первый класс в любом месте и в любое время и, таким образом, являются действительно многогранными талантами. Эти батареи - легкая и высокая плотность энергии. Они не проявляют «эффекта памяти», а уровень саморазряда меньше, чем у других типов батарей. Кроме того, литиево-ионные аккумуляторы для отверток не считаются экологически опасным продуктом. В технических параметрах моделей также большое разнообразие.
Почти у всех есть разные индикаторы скорости, а также емкость и напряжение аккумулятора. Модели имеют множество дополнительных функций, которые вы можете увидеть на своих персональных технических картах. Наступила осень, а с ней влажность снаружи, но к большому сожалению, иногда дома. Вряд ли кто-нибудь, кто не столкнулся с проблемой чрезмерной влажности, и мой случай ничем не отличается.
Из сказанного можем сделать такое заключение: рассматривая любую пару разноименно заряженных изолированных тел, мы найдем, что в любой точке их поля напряженность прямо пропорциональна их заряду. Но это значит, что и напряжение между ними (разность потенциалов) прямо пропорционально заряду.
Отношение заряда q к напряжению U, остающееся неизменным для данной пары изолированных тел, называется их электрической емкостью:
Решение удалить влагу - это обеспечить влагопоглотитель, который, как следует из названия, предназначен для поглощения влаги. Пассивный поглотитель влаги - это тот, который не требует энергии для поглощения влаги. По логике, активные осушители работают на электричестве.
Активные осушители - текущие
Как можно догадаться, второй вариант - влагопоглотитель для электричества, более дорогой, более эффективный и, следовательно, имеет гораздо больший выбор моделей и производителей. Осушители отличаются в основном своей мощностью, что связано с их предполагаемым использованием - промышленным или внутренним.
Принятое буквенное обозначение емкости - С. Пользуюсь им, можно написать такую формулу:
В случае параллельных пластин емкость тем больше, чем больше площадь пластин и чем меньше расстояние между пластинами.
В самом деле, увеличивая только площадь пластин, мы увеличиваем область, занятую полем. Если при этом разность потенциалов, а следовательно, и напряженность поля поддерживать постоянными, то нужно добавочную площадь покрыть добавочными зарядами.
Каждая уборочная машина имеет контейнер, который собирает поглощенную влагу - чем мощнее прибор, тем больше его емкость для воды. Более качественные модели, конечно, дороже, и независимо от того, будет ли мы использовать прибор долгое или случайное, зависит от того, какой бюджет стоит потратить на покупку.
Цены на электрические поглотители влажности колеблются от 280 до более 500 левов для «самых интеллектуальных» моделей. Основная проблема, связанная с электрическими осушителями, - это шум, который они создают во время работы. Поэтому, если вам нужно оставаться в комнате с включенным регулятором натяжения, вы должны проверить уровень шума на разных уровнях мощности. Может случиться так, что «сожительство» прибора во время его включения невозможно без сиренфона.
Если оставить неизменной площадь пластин и их заряд, - то при сближении или раздвигании лластйн напряженность поля изменяться не будет: между параллельными пластинами напряженность поля зависит только от их заряда.
Но при постоянстве напряженности поля разность потенциалов возрастает вместе с возрастанием расстояния между пластинами.
Хотя они обладают значительно меньшей способностью впитывать влагу, пассивные поглотители влаги имеют свою нишу на рынке. Они более компактные, значительно дешевле и единственные, которые можно использовать в шкафах, шкафах, багажниках, коробках и небольших закрытых нишах.
Выбор внеоборотных увлажнителей гораздо более ограничен. Водоснабжение является одной из самых больших затрат на энергию для домашних хозяйств. Как вы можете сэкономить на получении горячей воды? Чем дороже отопление, но вы можете сэкономить только дорогостоящие ремонтные работы здания или заменив источник тепла. Однако, в случае нагрева воды, достаточно немного сэкономить.
Если заряд q выражать в кулонах, а напряжение U - в вольтах, то; величина емкости окажется выраженной в фарадах (Ф). Миллионную долю фарада называют микрофарадом (мкФ).
Часто оказывается нужным применять еще меньшие единицы емкости: одну миллионную долю микрофарада называют пикофарадом (пФ):
Емкость двух параллельных пластин, если изоляцией служит воздух, вычисляется по формуле
Если вы живете в квартире, метод нагрева воды обычно фиксируется для вас, и нет смысла менять его на одну единицу. Но когда ванная собирается перестроить, дело не в том, чтобы рассчитать стоимость и проецировать ее в новое, более современное решение. Здесь также может помочь специализированная компания.
Если вы живете в семейном доме или большой квартире, где отопление не решается централизованно, это хороший шанс, что вы будете иметь классический электрический котел. Это один из самых дорогостоящих методов нагрева воды, но затраты на входе являются самыми низкими. Кроме того, электрический котел также прост в обслуживании и эксплуатации, а его расположение очень изменчиво.
здесь S - площадь одной пластины, - расстояние между пластинами, см.
При площади S = 50 см2 и расстоянии между пластинами d=0,1 см емкость конденсатора оказывается равной пикофарада, или .
При напряжении 200 В заряд на таких пластинах окажется равным .
Популярной альтернативой также являются нагреватели потока. Даже они платят за неэффективный нагрев воды электричеством, более того, они обычно нуждаются в трехфазном электрическом соединении из-за высокой мощности. Поэтому они часто устанавливаются только как часть реконструкции сети распределения электроэнергии в объекте. Они особенно удобны, когда горячая вода не используется часто или в больших количествах, или там, где подача воды из котла была слишком длинной и в то же время не платит, чтобы установить второй котел.
Газовое отопление окупится через мгновение
Тем не менее, электрическое нагревание воды в небольших домашних хозяйствах часто является наиболее подходящим решением. Другие, более экономичные способы отопления имеют относительно долгую отдачу от инвестиций. Для иллюстрации - классический электрический котел мощностью 100 литров вы можете получить по цене около пяти тысяч крон. Газ будет как минимум удвоен, а также будет дорогостоящим из-за более сложной установки и необходимости подключения газа. Для небольших домашних хозяйств это имеет смысл только тогда, когда вы изменяете всю систему отопления.
Электрической емкостью обладают практически все элементы электрической цепи. Особенно большой емкостью обладают электрические кабели.
В электротехнике часто бывает нужно иметь между теми или иными точками цепи определенную емкость.
Для этого создают искусственные устройства, называемые конденсаторами. Простейший конденсатор сравнительно большой емкости можно устроить, увеличив площадь пластин и уменьшив расстояние между ними.
Солнечное отопление в последнем месте
В газовом котле газовое отопление может быть сделано намного выгоднее. Вознаграждение позволит вам значительно снизить эксплуатационные расходы и более гибкое нагревание воды. Шанс на разумную отдачу от инвестиций - в случае небольшого домохозяйства, по существу, только для двух типов водонагрева - электричества и газа. Он будет окупаться, когда потребление воды действительно велико, например, в жилых помещениях или бассейнах.
Это абсолютно необходимо при использовании электрического котла для переключения - следовательно, на тепловую воду - только в так называемые «ночные часы», когда тариф на электроэнергию дешевле. Поэтому, если ваше потребление энергии непропорционально велико, хорошо проверить, есть ли это.
С этой целью берут две тонкие металлические ленты 2 (фольга, станиоль), прокладывают между ними для изоляции пропитанную парафином бумагу 1 и свертывают их в пакет (рис. 4.10). Емкость таких конденсаторов (их называют бумажными) обычно не превосходит миллионных долей фарада.
В качестве изоляции между металлическими лентами прокладывают также тонкие слюдяные листочки.
Расположение котла более важно, чем могло бы показаться
При выборе места расположения котла имейте в виду, что чем холоднее окружающая среда, тем больше вы теряете теплоту, и чем больше вы будете нагревать воду. В холодном погребе это значение будет выше.
Что такое циркуляция горячей воды
Это петля в самой высокой точке стояка горячей воды, которая гарантирует, что у вас есть горячая вода после поворота крана. Если циркуляционная труба соединена с расщепленным распределением, необходимо установить запорный клапан, сливной клапан и, прежде всего, регулирующий клапан.Очень большими емкостями обладают так называемые электролитические конденсаторы; в них изоляцией между электролитом и наружной металлической оболочкой служит тончайший слой окиси алюминия. Небольшой по размерам электролитический конденсатор может, быть изготовлен емкостью в десятки и сотни микрофарад.
Особенностью электролитического конденсатора является его пригодность только для определенной полярности приложенного напряжения - металлическая оболочка должна быть соединена с отрицательным полюсом, а электрод, соприкасающийся с электролитом, - с положительным полюсом. В противном случае пленка окиси разлагается проходящим током и ее изолирующие свойства нарушаются.
Именно этот регулирующий клапан обеспечивает правильную работу циркуляции. Второй важный критерий для размещения котла - это длина распределения в местах, где вы потребляете горячую воду. Расстояние, конечно, должно быть как можно короче, и разводы также должны идеально не проходить сквозь стены вокруг холодного пространства или краев здания. Поместив котел в неотапливаемую часть дома, вы можете сэкономить место, но воду нужно будет нагреть чаще, и это будет неприятно отражено в стоимости энергии.
Если это не так, то частным решением является в этом случае изоляция самой горячей воды. Если дольше нельзя избежать, рассмотрите циркуляцию в самих трубах. Это гарантирует, что вода всегда будет теплой, и нет необходимости охлаждать холодную воду из крана. Однако факт заключается в том, что в случае более длинных трубопроводов расходы на циркуляцию относительно велики, и если вы ошеломляете при использовании воды, дренаж холодной воды будет намного дешевле.
В радиотехнике широкое применение имеют воздушные конденсаторы с выдвижными пластинами: поворачивая рукоятку, изменяют взаимное перекрытие одной и другой группы пластин, тем самым изменяют ту часть поверхности пластин, которую можно считать образующей конденсатор.
Количество и разнообразие типов современных конденсаторов чрезвычайно велико - от самых маленьких, запрессованных в пластмассу, до конденсаторов высотой около 2 м, пригодных для напряжений в 100 тыс. В.
В тот момент, когда вы уже решили нагрев воды, и вы не собираетесь перестраивать, вышеупомянутый совет вам не подходит. Если вы ввели воду из муниципального водоснабжения, хлорированного, то эти примечания, конечно, вас не волнуют. Использование меньше нагретой воды снижает потери тепла, чтобы сэкономить вам больше. Бонус также является более низким забором котла.
Перлаторы и современные душевые головки
Тем не менее, оставляйте это эксперту один раз в два года. Другой способ, с которого вы можете начать экономить прямо сейчас, - это перла. Они обеспечивают непрерывный поток воды из крана без вытекания после отключения. Их покупная цена - всего лишь десятилетие, и возврат почти сразу. Аналогичный случай - душевые головки, в то время как старые тратят около 20 галлонов воды за минуту, а современные - от 10 до 15 литров. В то же время вы частично решаете потенциальную проблему с мощностью котла.
Заполняя различными изолирующими материалами пространство между одними и теми же электродами (скажем, между пластинами плоского конденсатора), легко убедиться в том, что емкость конденсатора может существенно изменяться.
Так, емкость возрастет в 7 раз, если между пластинами вместо воздуха поместить стекло.
Число, показывающее, во сколько раз увеличивается емкость при заполнении конденсатора данной изолирующей средой по сравнению с вакуумом (воздухом), называют относительной диэлектрической проницаемостью этой среды. Диэлектрическую проницаемость принято обозначать греческой буквой (эпсилон). Диэлектрическая проницаемость вакуума или электрическая постоянная равна
Можно оптимизировать стоимость нагрева воды, не мешая всей системе. Перлаторы и душевые уплотнения могут пойти прямо на покупку, а также сосредоточиться на том, нагревает ли котел воду только по низкому тарифу. Также полезно сосредоточиться на температуре воды. Затем вы можете максимально использовать базовую экономию, выбрав правильное пространственное и техническое решение во время реконструкции или строительства, поэтому не стоит недооценивать что-либо здесь и проконсультироваться с экспертами.
Электропроводность проводника. При электризации проводника заряд разлагается на его поверхности, но не всегда равномерно. Электрическая мощность проводника зависит от его размера, формы и присутствия в других телах. Наличие других проводников и изоляторов вблизи проводника увеличивает его электрическую мощность. Два проводника, разделенные изоляционным слоем, называются конденсаторами. Простейшим конденсатором является система двух параллельных металлических пластин, разделенных изолятором. Это так называется. плоский конденсатор, а пластины, образующие его, называются обложками.
Легко понять, что полная и абсолютная диэлектрическая проницаемость среды определяется произведением относительной проницаемости на электрическую постоянную:
При определении относительной диэлектрической проницаемости величина емкости конденсатора сравнивается с емкостью тех же пластин при возможно тщательном удалении всякого вещества (т. е. при вакууме).
Однако опыт показывает, что заполнение пространства между пластинами воздухом практически не меняет емкости конденсатора,
Это позволяет определить относительную диэлектрическую проницаемость из сравнения емкости воздушного конденсатора с емкостью конденсатора, заполненного изучаемой изоляцией.
Ниже приведены значения для нескольких видов изоляции:
Электроемкость уединенного проводника.
Рассмотрим проводник, удаленный от других проводников, тел и зарядов в связи с чем его можно рассматривать как уединенный проводник. Из опыта следует, что между зарядом и потенциалом существует зависимость q = Сj.
Величину (3.5.2)
называют электроемкостью или просто емкостью уединенного проводника. Эта величина численно равна заряду, сообщение которого проводнику повышает его потенциал на единицу. Емкость зависит от формы и размеров проводника и не зависит от материала, агрегатного состояния и от размеров полостей внутри проводника. Емкость также не зависит от заряда и потенциала проводника. Последнее утверждение не противоречит формуле (3.5.2). ее следует читать так, что потенциал проводника пропорционален его заряду и обратно пропорционален емкости. Попробуем найти емкость уединенного проводника, имеющего форму шара радиусом R. Для этого определим потенциал шара, использовав формулу, связывающую и j:
. (3.5.3)
Если полученный результат подставить в формулу (3.5.2) то для С получим:
За единицу емкости в системе СИ принимают емкость такого проводника, потенциал которого изменяется на 1В при сообщении ему заряда 1Кл. Эта единица называется фарадом (Ф). Фарад - очень большая единица. Если землю рассматривать как проводящий шар радиусом 6400 км, то емкость ее равняется примерно 700×10 -6 Ф. Поэтому на практике чаще приходится встречаться с емкостями мкФ = 10 -6 Ф и nФ = 10 -12 Ф.
Взаимная емкость. Конденсаторы.
Если к уединенному проводнику приближать другие проводники, то емкость первого проводника будет увеличиваться. Это связано с тем, что на приближающихся проводниках поле данного проводника будет вызывать перераспределение зарядов. Например, положительно заряженный проводник на приближающемся проводнике вызывает такое перераспределение, что индуцированные отрицательные заряды оказываются ближе к проводнику чем положительные. Поэтому потенциал проводника, который определяется суммой потенциала собственных зарядов и зарядов, индуцированных на других телах, уменьшится. Следовательно, его емкость по (3.5.2) увеличится таким образом можно создать систему проводников, которая будет обладать емкостью, значительно большей, чем емкость уединенного проводника. Наибольший практический интерес представляет система проводников, близко расположенных друг-другу и заряженных одинаковыми по величине, но противоположными по знаку зарядами. Такую систему называют конденсатором , а проводники – его обкладками. Емкость конденсатора определяется:
где j 1 - j 2 –разность потенциалов между обкладками, q – заряд, расположенный на положительно заряженной обкладке конденсатора. Разность потенциалов иногда называют напряжением и обозначают буквой U. Поэтому формулу (3.5.5) можно записать:
По форме обкладок конденсаторы бывают плоские, цилиндрические и сферические. Определим емкость плоского конденсатора. Пусть площадь обкладки S а заряд на ней q. Напряженность поля между обкладками, как мы ранее определили
. (3.5.7)
Исходя из формулы (3.4.16) разность потенциалов между обкладками
, (3.5.8)
отсюда для емкости конденсатора получаем:
где d – расcтояние между обкладками; e - диэлектрическая проницаемость среды, заполняющий зазор между обкладками. Нетрудно получить для емкости цилиндрического конденсатора формулу:
, (3.5.10)
где - длина конденсатора, R 1 и R 2 – радиусы внутренней и наружной цилиндрических обкладок. Емкость сферического конденсатора определяется формулой.