Конденсатор – накопитель заряда. При подключении конденсатора к источнику постоянного тока он заряжается. В результате зарядки на одной из обкладок накапливается «+» заряд, на другой «-» заряд. Характеристикой любого конденсатора является электрическая емкость – С [Ф] (Фарада) – электроемкость конденсатора. Величина, характеризующая зависимость заряда наэлектризованного проводника от размеров и формы проводника и внешних условий, называется электроемкостью проводника.
Накопление зарядов на обкладках конденсатора называется зарядкой. Нейтрализация зарядов конденсатора при соединении его обкладок проводником называется разрядкой. Количество электричества q, которое переходит с одной обкладки на другую в процессе разрядки конденсатора, называется его зарядом. Этот заряд q равен количеству электричества, находящегося на одной из обкладок заряженного конденсатора
С – физическая величина, равная отношению заряда q конденсатора к разности потенциалов U между его обкладками. Поэтому электроемкость конденсатора определяется формулой:
С= 
; (4.34)
Электроемкость конденсатора – есть величина постоянная т.к., чем больше заряд накаливается на одной из обкладок, тем больше разность потенциалов между ними, а отношение заряда к разности потенциалов остается величиной постоянной для конденсатора С = q/U. Электроемкость конденсатора зависит от его формы, площади поверхности и его диэлектрической проницаемости среды.
С= 
(4.35)
где ε-диэлектрическая проницаемость среды; ε0=8.85·10-12Ф-диэлектрическая постоянная; d(м) – расстояниемежду пластинами
Конденсаторы можно соединять последовательно и параллельно.
При последовательном соединении на всех обкладках конденсаторов будут одинаковые по величине заряды q. Напряжение батареи конденсаторов равно сумме напряжений каждого конденсатора.
Рисунок 4.9 − Схема последовательного соединения конденсаторов
При последовательном соединении конденсаторов различной емкости, электроемкость батареи определяется по формуле:
(4.36)
При параллельном соединении конденсаторов все положительно заряженные обкладки подсоединены к одному проводу, а отрицательно заряженные – кдругому проводу. В этом случае напряжения на всех конденсаторах одинаковы и равны U, а заряд на батарее равен сумме зарядов на отдельных конденсаторах.
Рисунок 4.9 − Схема параллельного соединения конденсаторов
Собщ = С1 + С2 + С3+… (4.37)
Если заряжать конденсатор постоянной емкости от одного и того же источника постоянного напряжения, а затем разряжать его через гальванометр, то стрелка гальванометра всякий раз будет отклоняться по шкале на одно и то же число делений. При конденсаторах другой емкости гальванометр покажет другое отклонение стрелки.
Имея конденсаторы известной емкости (эталоны), можно на опыте убедиться, что величина емкости конденсатора С прямо пропорциональна числу делений n, на которое отклоняется стрелка гальванометра. В этом случае электроемкость определятся по формуле:
С=к·nс (4.38)
Отсюда легко определить коэффициент пропорциональности, выражающий собой электроемкость, соответствующую одному делению. Коэффициент пропорциональности определяется по формуле:
к=С/nср (4.39)
Зная коэффициент и повторив опыт с конденсатором неизвестной емкости, можно определить его емкость по отклонению стрелки гальванометра.
Порядок выполнения работы
Часть 1. Задание1
1.Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 4.10. В цепи установить один из конденсаторов известной емкости;
Рисунок 4.10 − Экспериментальная схема
2.Конденсатор зарядить: для этого соединить его (переключателем) на короткое время с источником питания;
3.Сосредоточив внимание на микроамперметре, быстро замкнуть конденсатор на измерительный прибор и определить число делений, соответствующее максимальному отклонению стрелки;
4.Опыт повторить еще два раза для более точного определения числа делений n;
5.Опыт повторить 2 раза с другими конденсаторами известной емкости, согласно пунктам 1-4;
6.Результаты измерений записать в таблицу 4.12
7. Взять конденсатор неизвестной емкости Сх и повторить опыт(п.1-4);
8.Записать данные n, полученные по микроамперметру в таблицу 4.12
Таблица 4.12 – Экспериментальные данные
| № | Емкость конденсаторов С, мкф | Число делений по шкале микроамперметра n | Отношение числа делений к емкости n/С = k | Найденная емкость конденсатора неизвестной емкости Сх, мкф | ε = 
|
| 1 | |||||
| 2 | |||||
| 3 |
