Электрическая емкость

Потенциал уединенного проводника (т. е. удаленного от других проводников) пропорционален сообщенному ему заряду. Поэтому отношение заряда проводника к его потенциалу не зависит от заряда и является характеристикой данного проводника.

Величину С, равную отношению заряда q проводника к потенциалу j этого проводника, называют его электрической емкостью (сокращенно электроемкостью или емкостью):

За единицу электроемкости в СИ принята емкость такого проводника, у которого потенциал возрастает на 1 В при сообщении проводнику заряда 1 Кл. Эту единицу электроемкости называют фарадой: 1 Ф = 1 Кл/1 В.

Электроемкость проводника не зависит от вещества, из которого изготовлен проводник, а зависит от его формы, размеров и диэлектрической проницаемости среды, в которой проводник находится. Например, для шара .

Диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз емкость проводника в диэлектрике больше, чем в вакууме .

Конденсатором называют систему, состоящую из двух разделенных диэлектриком проводников, на которых могут накапливаться заряды противоположных знаков. Проводники, образующие конденсатор, называют его обкладками. Форму и взаимное расположение обкладок выбирают так, чтобы электрическое поле, созданное находящимися на них зарядами, было целиком сосредоточено внутри конденсатора. Это делают для того, чтобы устранить влияние окружающих тел на емкость конденсатора. Указанному условию более всего удовлетворяют две близко расположенные плоские параллельные пластины, два коаксиальных цилиндра, а также две концентрические сферы. Поэтому конденсаторы обычно бывают трех видов: плоские, цилиндрические и сферические. На практике чаще всего используют плоские конденсаторы.

Зарядом конденсатора называют модуль заряда одной из его обкладок. Емкостью конденсатора называют величину, равную отношению заряда конденсатора к разности потенциалов (напряжению) между его обкладками, т. е. .

Вывод формулы емкости плоского конденсатора. Обозначим d — расстояние между обкладками конденсатора, S — площадь обкладки, e — диэлектрическую проницаемость среды, находящейся между обкладками (однородный изотропный диэлектрик). Так как электрическое поле между обкладками заряженного плоского конденсатора является однородным, имеют место соотношения q = sS и U = Ed, где Е — напряженность поля конденсатора; s — поверхностная плотность заряда на обкладках. Получаем после подстановки: