Tips 1: Hur man hittar spänningen mellan kondensatorplattorna

Enkelt Tips Ökar Utdelningen med Över 20% - Veckans Topp 3 [V.15 - 2018] (April 2019).

Anonim

Elektrostatik är en av de grunder av fysik som ligger till grund för kunskapen om processer relaterade till elektricitet. Hon studerar interaktionen mellan fasta elektriska laddningar. Därför kan en av de typiska uppgifter som skolbarn och junior universitetsstudenter kanske behöver lösa är att hitta spänningen mellan kondensatorplattorna utifrån deras kunskaper om olika parametrar.

Du behöver

  • - Kännedom om kondensatorens kapacitans eller geometriska och fysiska parametrar.
  • - Kunskap om energi eller laddning på kondensatorn.

instruktion

1

Hitta spänningen mellan kondensatorplattorna, om du känner till den aktuella mängden lagrad energi, såväl som dess kapacitet. Den energi som lagras av kondensatorn kan beräknas med formeln W = (C ∙ U²) / 2, där C är kapacitansen och U är spänningen mellan plattorna. Sålunda kan spänningsvärdet erhållas som roten på två gånger energin dividerad med kapacitansen. Det betyder att det är lika med: U = √ (2 × W / C).

2

Energin som lagras av kondensatorn kan också beräknas utifrån värdet av laddningen i den (elmängden) och spänningen mellan plattorna. Formeln som definierar korrespondansen mellan dessa parametrar har formen: W = q ∙ U / 2 (där q är laddningen). Genom att känna till kondensatorens energi och laddning kan man därför beräkna spänningen mellan plattorna med formeln U = 2 ∙ W / q.

3

Eftersom laddningen på kondensatorn är proportionell mot både den spänning som appliceras på dess plattor och enhetens kapacitet (det bestäms av formeln q = C ∙ U), då du kan veta spänningen och kapaciteten kan du även hitta spänningen. Följaktligen, för beräkningen, använd formeln: U = q / C.

4

För att erhålla värdet av spänningen på en kondensator med kända geometriska och fysiska parametrar, beräkna först dess kapacitans. För en enkel platt kondensator bestående av två ledplattor åtskilda av en dielektrisk, vars avstånd är försumbar jämfört med deras storlek, kan kapacitansen beräknas med formeln: C = (ε ∙ ε0 ∙ S) / d. Här är d avståndet mellan plattorna och S är deras område. Värdet på e är den elektriska konstanten (en konstant lika med 8, 8542 • 10 ^ -12 F / m), e är den relativa permittiviteten för utrymmet mellan plattorna (det finns i de fysiska katalogerna). Beräkna kapacitansen genom att beräkna spänningen med hjälp av en av metoderna i steg 1-3.

Var uppmärksam

För att få korrekta resultat vid beräkning av spänningar mellan kondensatorplattorna, innan värdena för alla parametrar införs i SI-systemet, före beräkningarna.

Tips 2: Hur man hittar kondensatorns kapacitans

För att veta om en kondensator kan användas vid en viss punkt i en krets, är det nödvändigt att bestämma dess kapacitans . Metoden för att hitta denna parameter beror på hur det är märkt på kondensatorn och om det är markerat alls.

Du behöver

  • Kapacitetsmätare

instruktion

1

På stora kondensatorer anges kapacitansen vanligtvis i vanlig text: 0, 25 mikrofarad eller 15 uF. I det här fallet är dess definition trivial.

2

På mindre kondensatorer (inklusive SMD) anges kapacitansen med två eller tre siffror. I det första fallet anges det i picofarads. I det andra fallet betyder de två första siffrorna kapaciteten, och den tredje - i vilka enheter uttrycks det: 1 - dussintals picofarader;
2 - hundratals picofarader;
3 - nanofarader;
4 - dussintals nanofarader;
5 - tiondelar av en mikrofarad.

3

Det finns också ett kapacitetsmarkeringssystem med kombinationer av latinska bokstäver och siffror. Brev anger följande nummer: A - 10;
B-11;
C - 12;
D-13;
E-15;
F-16;
G-18;
H-20;
J-22;
K-24;
L-27;
M-30;
N-33;
P-36;
Q-39;
R-43;
S-47;
T är 51;
U är 56;
V-62;
W är 68;
X-75;
Y-82;
Z - 91. Det resulterande numret ska multipliceras med nummer 10, som tidigare höjts till en effekt som motsvarar numret som följer brevet. Resultatet kommer att uttryckas i picofarad.

4

Det finns kondensatorer, vars kapacitet inte är markerad alls. Du har nog träffat dem, i synnerhet i startröret. I det här fallet mäter kapaciteten endast en speciell enhet. De är digitala och broar. I vilket fall som helst, om kondensatorn är lödd i en eller annan apparat, bör den strömmen släppas, urladdas filterkondensatorerna och kondensatorn själv, vars kapacitans ska mätas och först efter det att den förångas. Då måste den vara ansluten till instrumentet. På den digitala mätaren, välj först den grovaste gränsen och vrid sedan den tills den visar en överbelastning. Därefter flyttas omkopplaren tillbaka en gräns och avläsningarna läses och omkopplingspositionen används för att bestämma de enheter där de uttrycks. På bromätaren växlar gränserna successivt, var och en rullas från ena änden av skalan till den andra tills ljudet från högtalaren är kommer att försvinna. Efter att ljudet har försvunnit, läses resultatet på regulatorns skala, och enheterna där den uttrycks bestäms också av omkopplarpositionen. Då är kondensatorn installerad tillbaka i enheten.

Var uppmärksam

Anslut aldrig laddade kondensatorer till mätaren.

  • Kapitel Identifieringssystem Handbok

Tips 3: Hur man hittar en elektrisk laddning

Hitta värdet på elladdningen på två sätt. Den första är att mäta styrkan i interaktionen av en okänd laddning med en känd och beräkna dess värde med hjälp av Coulombs lag. Den andra är att införa en laddning i ett känt elektriskt fält och mäta kraften med vilken den verkar på den. För att mäta laddningen som strömmar genom en ledares tvärsnitt för en viss tid, mäta strömstyrkan och multiplicera den med tidsvärdet.

Du behöver

  • känslig dynamometer, stoppur, ammeter, elektrostatisk fältmätare, luftkondensor.

instruktion

1

Mäta laddningen när den interagerar med en känd laddning Om du känner till laddningen av en kropp, ta en okänd laddning till den och mäta avståndet mellan dem i meter. Avgifterna börjar börja interagera. Använd en dynamometer, mäta styrkan i deras interaktion. Beräkna värdet på den okända laddningen - för detta multiplicerar kvadraten av det uppmätta avståndet med värdet av kraften och uppdelningen med den kända laddningen. Resultatet divideras med siffran 9 • 10 ^ 9. Resultatet blir laddningsvärdet i pendlarna (q = F • r² / (q0 • 9 • 10 ^ 9)). Om avgifterna avvisar, har de samma namn, om de lockas - till skillnad från.

2

Mätning av värdet på laddningen införd i det elektriska fältet Mät värdet på det konstanta elektriska fältet med en speciell enhet (en elektrisk fältmätare). Om det inte finns någon sådan apparat, ta luftkondensatorn, ladda den, mäta spänningen på plattorna och dela inte avståndet mellan plattorna - det här är värdet på det elektriska fältet i kondensatorn i volt per meter. Ange en okänd laddning i fältet. Använd en känslig dynamometer, mäta kraften som verkar på den. Åtgärd i newtons. Dela upp kraften genom det elektriska fältet. Resultatet blir laddningsvärdet i pendlarna (q = F / E).

3

Mätning av laddningen som strömmar genom ledarens tvärsnitt Montera den elektriska kretsen med ledarna och anslut en ammeter till den i serie. Stäng den till den aktuella källan och mäta strömmen med en ammeter i ampere. Samtidigt med en stoppur, notera tiden då det fanns en elektrisk ström i kretsen. Multiplicera det aktuella värdet med den mottagna tiden, ta reda på laddningen som passerade genom tvärsnittet av varje ledare under denna tid (q = I • t). Vid mätning, se till att ledarna inte överhettas och det finns ingen kortslutning.

Tips 4: Hur man beräknar kapacitansen hos en kondensator

En kondensator är en anordning som kan ackumulera elektriska laddningar. Mängden ackumulerad elektrisk energi i en kondensator kännetecknas av dess kapacitet . Det mäts i faradas. Det anses att kapaciteten i en farad motsvarar en kondensator laddad av en elektrisk laddning i ett hängande med en potentiell skillnad på dess plåtar på en volym.

instruktion

1

Bestäm kapacitansen hos en platt kondensator med formeln C = S • e • e0 / d, där S är ytan på en platta, d är avståndet mellan plattorna, e är den relativa dielektriska konstanten i mediet som fyller utrymmet mellan plattorna (i vakuum är det lika med en), e0 - elektrisk konstant lika med 8, 854187817 • 10 (-12) F / m. Baserat på ovanstående formel kommer kapacitansvärdet att bero på ledarens område, på avståndet mellan dem och på dielektriska material. Papper eller glimmer kan användas som dielektrisk.

2

Bestäm dielektrisens relativa permeabilitet genom särskilda tabeller. För papper kommer dess värde att vara 3, 5, för glimmer - 6, 8-7, 2, för porslin - 6, 5. Denna figur visar hur många gånger interaktionskraften mellan laddningarna i ett givet medium är mindre än i ett vakuum.

3

Beräkna kapacitansen hos en sfärisk kondensator med hjälp av formeln C = (4П • e0 • R²) / d, där P är numret "pi", R är sfärens radie, d är storleken på gapet mellan dess sfärer. Storleken på kapacitansen hos den sfäriska kondensatorn är direkt proportionell mot den koncentriska sfärens och ryggens radie proportionell mot avståndet mellan sfärerna.

4

Beräkna kapacitansen hos en cylindrisk kondensator med formeln C = (2 ^ • e • e0 • L • R1) / (R2-R1), där L är kondensatorns längd, P är numret pi, Rl och R2 är radierna för dess cylindriska plattor.

5

Om kondensatorerna i kretsen är parallella kopplade, beräkna deras totala kapacitans med formeln C = C1 + C2 +.

+ Сn, där С1, С2, .

Сn - kondensatorer av parallellkopplade kondensatorer.

6

Beräkna den totala kapacitansen hos serieanslutna kondensatorer med formeln 1 / С = 1 / С1 + 1 / С2 +.

+ 1 / Сn, där С1, С2, .

Сn - kondensatorer av seriekopplade kondensatorer.

Var uppmärksam

På vilken kondensator som helst måste märkas, vilket kan vara alfanumerisk eller färg. Märkningen speglar dess parametrar.

  • Färgmarkering av motstånd, kondensatorer och induktanser

Tips 5: Hur man hittar kapaciteten hos en platt kondensator

Kapaciteten är en kvantitet i SI-systemet uttryckt i farader. Även om det i själva verket endast används derivat av det - mikrofarader, picofarader och så vidare. När det gäller den elektriska kapacitansen hos en platt kondensator beror det på gapet mellan plattorna och deras yta, på typen av dielektrikum, som ligger i detta mellanrum.

instruktion

1

Om kondensatorplattorna har samma yta och har en plats strikt ovanför varandra, beräkna området för en av plattorna - vilken som helst. Om en av dem är förskjuten i förhållande till den andra, eller om de är olika i området, måste du beräkna området i det område där plattorna överlappar varandra.

2

I detta fall används de allmänt accepterade formlerna för att beräkna områdena av sådana geometriska figurer som en cirkel (S = π (R ^ 2)), en rektangel (S = ab), dess speciella fall - en kvadrat (S = a ^ 2) - och andra.

3

Det resulterande området omvandlas nödvändigtvis till enheter i SI-systemet som är bekant för oss, det vill säga i kvadratmeter. När det gäller avståndet mellan plattorna är det översatt i meter.

4

Under de förhållanden som ges till dig kan den absoluta dielektriska konstanten hos ett givet material, som ligger mellan kondensatorplattorna och relativet, anges. Absolut permeabilitet uttrycks i F / m (farad per meter), men relativ är ett dimensionslöst värde.

5

I fallet med en relativ dielektrisk konstant i mediet (dielektrisk i detta fall) används en koefficient som indikerar förhållandet mellan materialets absoluta dielektriska konstant och samma karaktäristik, men i vakuum eller snarare hur många gånger den första är större än den andra. Översätt den relativa dielektriska konstanten till absolut, och multiplicera sedan resultatet med den elektriska konstanten. Det är 8.854187817 * 10 ^ (- 12) F / m och är i själva verket den dielektriska konstanten av vakuum.

6

Med hjälp av de beräkningar som beskrivits i föregående steg har den absoluta dielektriska konstanten hos materialet mellan kondensatorns plattor, om den inte initialt anges, multiplicera den med arean av det område i vilket plattorna överlappar varandra. Därefter dividerar resultatet med avståndet mellan plattorna, och du får kondensatorkapacitansen uttryckt i faradas.

7

Om det behövs översätt resultatet till andra enheter, bekvämare - mikro, pico eller nanofarad. Det är möjligt att översätta till millifarader, men notera att det inte är vanligt att ange den elektriska kapaciteten i dem, oavsett vilken konstruktion en viss kondensator har. Prova när du väljer en måttenhet, så att kommatecken har så få tecken som möjligt.

Tips 6: Hur kan du ändra kondensatorkapacitans

Kapacitansen hos en kondensator definieras som enhetens externa karakteristiska geometriska dimensioner, liksom typen och storleken på kondensatorkärnan, om den används.

Du behöver

  • Fysiklitteratur, dator med internetanslutning.

instruktion

1

Var uppmärksam på definitionen av kondensatorkapacitans i läroboken om fysik. Såsom är känt är kapacitansen hos en kondensator förhållandet mellan laddningen ackumulerad på en av dess plattor till spänningen mellan plattorna. Det är således möjligt att öka eller minska kapacitansen hos en kondensator genom att ändra den laddningsbelastning som den kan hålla i sig vid ett givet spänningsvärde.

2

Förstå principen om kondensatorn, för att förstå hur du kan ändra antalet laddningar på dess plattor. När spänning appliceras på kondensatorplattorna, skapas ett elektriskt fält inuti det som håller laddningarna på plattorna. För att öka mängden laddning på kondensatorns plattor är det därför nödvändigt att stärka det elektriska fältet inuti det. För dessa ändamål används vanliga ämnen som kallas polarisatorer.

3

Polariseringsmedel är dielektriska ämnen vars atomar eller molekyler har polarisationsegenskaper. Således är polarisatorns tjocklek förutom det yttre elektriska fältet som skapas av laddningarna av plattorna ett eget elektriskt fält som induceras av en yttre. Det självelektriska fältet i kondensatorns dielektriska form bildas av samma orientering av de dielektriska substansens polära partiklar. Således läggs det inre elektriska fältet över det yttre elektriska fältet, stärker det och skapar förmågan att ackumulera ett större antal laddningar.

4

Observera att olika polära ämnen kan skapa ett annat internt elektriskt fält. Sålunda kan man flytta från en dielektrisk till en annan, placerad i en kondensator, drastiskt ändra sin kapacitans.

5

Observera också att du kan ändra antalet laddningar på plattorna genom att helt enkelt ändra de geometriska dimensionerna på enheten, nämligen genom att ändra kondensatorplattans område. Om du uppmärksammar formeln för kapacitansen hos en plan-parallell kondensator, kommer du att se att det är förhållandet mellan områdets plattor och avståndet mellan dem multiplicerat med substansens dielektriska konstant. Således är det möjligt att, genom att minska avståndet mellan plattorna, öka det elektriska fältet inuti kondensatorn, varigenom kondensatorns kapacitans ökar.

6

Observera att kondensatorkapacitans beroende på avståndet mellan platina är mer dramatiskt än kapacitansens beroende på plåtområdet. Därför är en mer rimlig metod att ändra kapaciteten genom att ändra avståndet mellan plattorna.