Конденсатор электрический

Электрическое поле «служит» человеку в самых разных приборах – компьютерах, телевизорах, телефонах. В каждом из них обязательно есть такое электрическое устройство, как конденсатор. Для знакомства с ним и его принципом действия проделаем опыт.
Взгляните на рисунок. Два металлических диска на пластмассовых ножках стоят рядом. К правому присоединён электроскоп, показывающий отсутствие заряда (а). То есть в диске равное количество положительно и отрицательно заряженных частиц. Теперь коснёмся левого диска отрицательно заряженной эбонитовой палочкой (б). Удивительно, но правый диск и электроскоп тоже станут заряженными!
Конденсатор электрический
Объясним опыт. Свободные электроны левого диска «оттолкнулись» в его нижнюю часть. Туда же сместились и электроны, перешедшие на диск с палочки (поэтому на нём мы изобразили минусов больше, чем плюсов). Электроны правого диска «оттолкнулись» по проволоке в электроскоп. Поэтому на правом диске образовался избыток положительного заряда.
Неоднократно прикасаясь палочкой к левому диску, мы будем передавать ему всё новые и новые порции заряда, накапливающегося внутри этого диска. Одновременно в правом диске будет возникать всё больший заряд противоположного знака. Таким образом, мы создали конденсатор – устройство для накопления электрического заряда (от лат. «конденсаре» – уплотняю, сгущаю).
Конденсатор электрический
Повернём теперь диски горизонтально и положим на нижний комочек ваты. Зарядив диски (то есть создав между ними электрическое поле), мы увидим, что вата начнёт прыгать вверх-вниз. Это значит, что силы электрического поля могут совершать механическую работу. Верен и такой вывод:заряженное тело (заряд) в электрическом поле обладает энергией,поэтому может совершать механическую работу. Поясним это вывод.
Вата только в начале опыта не заряжена. Затем она принимает от нижнего диска некоторое количество электронов, в результате чего заряжаетсяотрицательно и поэтому притягивается к верхнему диску. В момент его касания вата отдаёт как полученные электроны, так и часть собственных, в результате чего заряжается положительно. Теперь она притягивается к нижнему диску, и всё повторяется. Если, например, к вате привязать нить, то комочек ваты будет совершать механическую работу, двигая нить за собой.
Применительно к конденсатору чаще говорят не об энергии накопленных им зарядов, а об энергии, накопленной конденсатором. Поясним это на примере с тем же комочком ваты. При «прыжках» комочка электроны нижнего диска постепенно переходят на верхний диск, нейтрализуя его положительный заряд. Говорят, что конденсатор растрачивает энергию,поэтому силы его поля ослабевают, и вскоре не смогут совершать работу.

Конденсатор электрический

Конденсатор электрический

Энергия, запасённая конденсатором, может быть превращена в другие виды энергии, например, световую и тепловую. Взгляните на фотографии. Конденсатор присоединили к «батарейке», и он получил от неё заряд (см. левое фото). Затем к конденсатору присоединили лампочку (правое фото). Она «вспыхнула», превратив энергию конденсатора в тепловую энергию.


   


Конденсатор электрический

Конденсатор, использовавшийся в этом опыте, имеет малые размеры, но способен запасать большую энергию, потому что являетсяэлектролитическим конденсатором.Устроен он следующим образом (см. рисунок). Две тонкие ленты скручены в рулон. Первая лента изготовлена из металлической фольги, поверхность которой покрыта слоем диэлектрика. Вторая лента изготовлена из тончайшей бумаги, пропитанной электропроводящей жидкостью (электролитом). Положительные заряды накапливаются на фольге, а отрицательные – на влажной бумаге, касающейся металлического корпуса конденсатора (на рисунке не показан).
Конденсаторы могут быть большими или маленькими, с воздухом или с жидкостью внутри, однако в каждом из них обязательно имеются два проводника, разделённые слоем диэлектрика.

 

Страница обновлена: 27.09.2016