УСТРОЙСТВО КОНДЕНСАТОРА

Казарма напротив женского общежития

Помню, как в армии один из молоденьких лейтенантов рассказывал, что в военном училище, напротив их казармы, стояло женское общежитие… Сами понимаете что по вечерам у окон был аншлаг причем и с той и с другой стороны.

Я частенько вспоминаю эту историю, когда речь заходит о устройствах в основе которых лежат похожие принципы. То есть о конденсаторах — устройствах позволяющих накапливать электрические заряды.

Два вида зарядов

Еще в 8 классе нам всем рассказывали, что существует два вида зарядов, положительные и отрицательные. Причем одноименные заряды всегда отталкиваются, а разноименные притягиваются. Правда не знаю как сейчас с этим делом обстоит в прогрессивной Европе, но у нас пока еще все по старинке. Плюс притягивается к минусу.

Устройство конденсатора

Что представляет из себя конденсатор? В самом простом случае это две проводящие пластины (которые называют обкладками) между которыми засунули диэлектрик. Либо это может быть просто воздушный зазор, так как воздух тоже не особо проводит электрический ток. Это так называемый плоский конденсатор.

Если подать на обкладки конденсатора напряжение, то они приобретут заряды. Одна положительный, а другая соответственно отрицательный. Эти заряды сохранятся и после того, как мы уберем внешнее напряжение.

Между пластинами появится электрическое поле, заряды будут притягиваться друг к другу, но диэлектрик разделит их на веки. Холодной и безжизненной стеной. Ну если не на веки, то до тех пор, пока мы не замкнем обкладки нашего конденсатора.

Конденсатор заряжается очень быстро. Не сравнить с обычным литий ионным аккумулятором. Но и разряжается он в миг. Хотя в свое время были идеи организовать электрический общественный транспорт на суперконденсаторах, зарядка которых осуществлялась бы на остановках. Но тогда, когда эти идеи звучали не было такого плотного городского трафика. А в реалиях современного города думаю мало кто захочет толкать разрядившийся в пробке электрический автобус.

Электроемкость

От чего же зависит емкость конденсатора $(C)$ ? То есть величина максимального заряда, который он способен накопить. Давайте вернемся к аналогии с казармой и женским общежитием.

От чего будет зависеть количество будущих офицеров российской армии у окна казармы? Условно будем считать, что все девчонки в общаге красивые, ну а все курсанты в казарме бравые гусары. С усами.

Сумарная площадь окон нашей казармы. Чем больше площадь, тем больше курсантов могут смотреть в окно.
Расстояние. Чем дальше общежитие, тем хуже видно, а значит и желание смотреть будет убывать пропорционально увеличению расстояния.

Все то же самое будет работать и для конденсатора. Его емкость будет прямо пропорциональна площади его пластин $(S)$ , и обратно пропорциональна расстоянию между ними $(d)$ .

$C \sim \frac {S}{d}$

Единственное, но знак равно здесь поставить мы не можем. Так как если квадратные метры поделить на метры, то получатся метры, но не как не фарады, в которых, собственно, и измеряется электрическая емкость.

Чтобы влепить сюда знак равно нам нужно все это умножить на электрическую постоянную $(\varepsilon_0)$ и на диэлектрическую проницаемость среды $(\varepsilon)$ . Получится вот такая замечательная формула. Глядя на которую, я частенько вспоминаю свои армейские годы.