Электрический конденсатор

Проделаем опыт. Металлические диски на изолирующих ножках стоят рядом. К правому присоединён электроскоп, отмечающий отсутствие заряда (рис. а). Коснёмся левого диска отрицательно заряженной палочкой. Удивительно: правый диск и электроскоп тоже почему-то станут заряженными (рис. б). Объясним увиденное в этом опыте.

_?_

Поскольку палочка поднесена к верхней части левого диска, свободные электроны «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 электрический конденсатор – устройство для накопления электрического заряда (лат. «конденсаре» – уплотняю, сгущаю). Продолжим опыты с ним.

_?_

Повернём диски горизонтально и поместим между ними комочек ваты (рис. в). Создав электрическое поле, мы увидим, что вата начнёт прыгать вверх-вниз (рис. г). Это значит, что силы электрического поля могут совершать работу. Верно и так: заряженное тело в электрическом поле обладает энергией, поэтому может совершать работу.

Поясним последнее высказывание. Перед началом опыта вата не заряжена (рис. в). Затем она принимает от нижнего диска порцию электронов, в результате чего заряжается отрицательно и поэтому притягивается к верхнему диску. При его касании вата отдаёт как полученные электроны, так и часть собственных, при этом заряжаясь положительно. Теперь она притягивается к нижнему диску, и всё повторяется вновь (рис. г). Если, например, к вате привязать нить, то вата будет совершать работу, двигая нить за собой.

Применительно к конденсатору чаще говорят не об энергии его 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. Постепенно конденсатор растрачивает энергию, силы его электрического поля ослабевают и вскоре не смогут совершать работу.

_?_

Энергия, запасённая конденсатором, может быть превращена в другие виды энергии. Взгляните на фотографии. Конденсатор присоединили к «батарейке», и он получил от неё заряд (а). Затем к конденсатору присоединили лампочку, она «вспыхнула», превратив энергию конденсатора во внутреннюю энергию и энергию излучения (б).

Конденсатор в этом опыте имеет малые размеры, но способен запасать много энергии, потому что является электролитическим конденсатором. Устроен он следующим образом (рис. в). Две тонкие ленты скручены в рулон. Первая лента изготовлена из металлической фольги, поверхность которой покрыта тонким слоем диэлектрика. Вторая лента изготовлена из тончайшей бумаги, пропитанной электропроводящей жидкостью (электролитом). Положительные заряды накапливаются на фольге, а отрицательные – на влажной бумаге, касающейся корпуса конденсатора.

Конденсаторы могут быть большими или маленькими, с воздухом или жидкостью внутри, однако в каждом из них обязательно имеются два проводника, разделённые слоем диэлектрика.

Еще статьи в этой категории:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *