La capacité du condensateur

Deux conducteurs, isolés les uns des autres et placés à proximité, forment un condenseur.

Les conducteurs formant le condensateur sont chargés avec la même taille et des charges différentes.

Une application large dans la pratique trouve un appartementun condensateur constitué de deux plaques métalliques parallèles plates séparées par une couche diélectrique. La distance entre les plaques est faible par rapport à leur taille. Les plaques de condenseur sont appelées plaques de condensateur.

Pour charger les plaques égales à l'opposécharges, vous pouvez les attacher aux pôles de la machine électrique. Ensuite, une charge négative passera à une plaque, tandis que l'autre recevra une charge positive.

Vous pouvez connecter l'une des plaques au poteau de la machine,et l'autre est fondé; Ensuite, sur l'autre plaque, par induction, il y aura une charge de même charge et égale à la charge de la première plaque. Si la plaque A est chargée positivement, alors la plaque B est chargée négativement par induction; La charge positive de la plaque B est neutralisée par des électrons qui se sont écoulés du sol vers la plaque, ce qui en est pratiquement une source inépuisable. Lorsque la charge positive B est attirée sur la plaque A chargée positivement, elle sera située le long de la surface interne de la plaque face à A.

Si la plaque A est chargée négativement, alors les électrons libres de la plaque B repoussent la plaque A et vont à la terre, la plaque B est chargée positivement.

Dans les deux cas, les charges sont concentrées uniquement sur les surfaces A et B se faisant face.

L'absence de charges sur les surfaces externes donneLa possibilité de transférer complètement les charges au condensateur au moyen des côtés extérieurs des plaques. La charge du condensateur est déterminée par la charge de l'une de ses plaques, puisque de l'autre par induction, il y a une charge de grandeur égale.

Nous connectons une plaque du condenseur avec une tigeélectromètre, et l'autre plaque et le corps de l'électromètre sont mis à la terre. En utilisant une bille d'essai, nous allons transférer le condensateur en série en portions égales. Nous notons que lorsque la charge est augmentée de 2, 3, 4 fois ou plus, respectivement, en 2, 3, 4 fois ou plus, la différence de potentiel du condensateur augmente.

Cette valeur, qui est mesurée par le rapport de la charge du condensateur à la différence de potentiel de ses plaques (ou plaques), est la capacité du condensateur.

En le désignant par la lettre C, on peut écrire:

C = q / (φ1 - φ2).

Le champ électrique du condensateur est pratiquement concentré entre les plaques à l'intérieur, de sorte que les corps environnants n'affectent pas la capacité du condensateur.

Nous allons effectuer l'expérience. Prenez un condensateur plat composé de deux plaques métalliques A et B, fixées sur des isolateurs.

Nous connectons la plaque A à l'électromètre, et la plaqueDans le sol. Nous chargeons la plaque A, l'électromètre notera une certaine différence de potentiel du condensateur. Si la plaque B est approchée de A, alors on peut voir que la différence de potentiel des plaques diminue.

La réduction de la différence de potentiel des plaques du condensateur avec une charge inchangée indique une augmentation de sa capacité.

Ainsi, la capacité d'un condensateur plat sera d'autant plus grande que la distance entre les plaques sera faible ou plus l'épaisseur du diélectrique enfermé entre les plaques sera faible.

En déplaçant la plaque B par rapport à la plaque A vers le hautet vers le bas, nous allons changer la zone des plaques qui se chevauchent. Tout en observant les lectures de l'électromètre, on peut établir que plus la surface des plaques se chevauchant mutuellement du condensateur est grande, plus sa capacitance est grande. Plus la surface des plaques de condensateur est grande, plus la charge peut être concentrée sur elles pour une égalité potentielle donnée.

Nous ferons une expérience de plus. Pour ce faire, nous plaçons les plaques des condensateurs A et B à distance l'une de l'autre, et chargeons la plaque A.

Notez l'ampleur de la différence de potentiel, lorsqueLe rôle du diélectrique est joué par l'air. Maintenant, placez entre les plaques une feuille de verre ou tout autre diélectrique; on voit que la différence de potentiel décroît avec eux. Pour l'élever à son niveau précédent, il faut ajouter une charge à la plaque A. Il s'ensuit que le remplacement de la couche d'air entre les plaques du condensateur par tout autre diélectrique augmente sa capacité.

Soit C₀ la capacité du condensateur, quand entre ses plaques il y a un vide ou de l'air, et C est sa capacité à l'aide d'un diélectrique.

En divisant C et C₀, on trouve la permittivité diélectrique du diélectrique ԑ:

ԑ = С / С₀.

Ainsi, plus la permittivité du diélectrique est grande, plus la capacité électrique du condensateur est grande.