Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Электротехника -> Немцов М.В. -> "Электротехника и электроника." -> 2

Электротехника и электроника. - Немцов М.В.

Немцов М.В., Немцова М.Л. Электротехника и электроника. — М.: Академия, 2007. — 424 c.
Скачать (прямая ссылка): elektroteh2007.djvu
Предыдущая << 1 < 2 > 3 4 5 6 7 8 .. 130 >> Следующая

Диэлектриками называются вещества, в которых свободные заряды отсутствуют. Однако внутри своих электрически нейтральных молекул они содержат связанные между собой положительные и отрицательные заряды. К таким веществам относятся, например, эбонит, гетинакс, асбоцемент и т.д. (см. табл. 2.2).
При наличии проводников и диэлектриков электрическое поле существует в том же вакууме, как если бы проводники и диэлектрики отсутствовали, а их влияние на электрическое поле сводится к появлению дополнительных зарядов, переместившихся в этих веществах под действием электрического поля и в свою очередь создающих электрическое поле.
В проводниках свободные заряды под действием статического электрического поля свободно перемещаются, располагаясь на поверхности проводников. Статическое электрическое поле в проводниках существовать не может, так как в противном случае было бы перемещение свободных зарядов.
В диэлектриках под действием электрического поля происходит упругое смещение — поляризация — внутри молекул связанных зарядов _?_^
(рис. 1.6, положительных зарядов — по направлению поля, отрицательных — в обратном направлении). G-©
Закон Гаусса. Сумма всех свободных и связанных Ях 92
зарядов, заключенных в объеме, ограниченном замк- рис. 1.6
7
нутой поверхностью S, пропорциональна потоку вектора напряженности электрического поля через эту поверхность:
2>св +^g1
E0
СВЯЗ
Ig1
CB
(1.8)
где ег — относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика (безразмерная величина). Для вакуума ег = 1. ,
Произведение относительной диэлектрической проницаемости ?г на электрическую постоянную є0 называется абсолютной диэлектрической проницаемостью:
Пример 1.2. Определить напряженность однородного электрического поля равномерно ,заряженной пластины с плотностью заряда 6= Ю-10 Кл/м2 и разность потенциалов между точками / и 2, расположенными на расстояниях о, = 1 м и а2 = 3,5 м от заряженной пластины вдоль силовой линии поля (см. рис. 1.4).
Решение. По теореме Гаусса (1.8) поток вектора напряженности электрического поля через поверхность куба с площадью граней S равен
Разность потенциалов между точками / и 2 по формулам (1.6) и (1.7) равна
V1- V2 = ?{а2-о,) = 5,5(3,5- 1)= 11 В.
1.3. Электрическая емкость, конденсаторы и емкостные элементы
Конденсатором называется устройство, служащее для накопления зарядов.
На рис. 1.7, а изображен простейший плоский конденсатор с двумя параллельными обкладками каждая площадью S, которые находятся в вакууме на расстоянии d друг от друга. Если между верхней и нижней обкладками конденсатора приложить напряжение иаЬ > О*, то на верхней и нижней обкладках конденсатора на-
Здесь и далее электрические величины, зависящие от времени, будем называть мгновенными значениями и обозначать строчными буквами: напряжение и, ток і, ЭДС еит.я.
егг0.
FS = б5/є0, откуда
б ю-10
-5,5 В/м.
2є0 2-8,854-10"1
8
а б в
Рис. 1.7
копятся одинаковые положительный и отрицательный свободные заряды ±qCB = ±q.
Накопленный в конденсаторе заряд q пропорционален приложенному напряжению иаЬ = ис:
q=Cuab=Cuc, (1.9)
где коэффициент пропорциональности С называется электрической емкостью (емкостью) конденсатора.
Единица измерения емкости в СИ — фарад (Ф): 1 Ф = 1 Кл/В = = 1 А с/В.
Между обкладками плоского конденсатора электрическое поле будет однородным (если не учитывать краевого эффекта) с напряженностью (см. пример 1.2)
<r=uab/d=q/EDS. (1.10)
Сравнив соотношения (1.9) и (1.10), получим выражение для емкости плоского вакуумного конденсатора:
C=E0SZd.
Для увеличения емкости плоского конденсатора пространство между его обкладками заполняют диэлектриком (рис. 1.7, б).
Под действием электрического поля хаотически ориентированные в пространстве дипольные молекулы диэлектрика приобретают преимущественное направление ориентации. При этом внутри однородного диэлектрика положительные и отрицательные заряды дипольных молекул компенсируют друг друга (на рис. 1.7, б отмечено штриховой линией), а на границах с обкладками плоского конденсатора остаются некомпенсированные слои связанных зарядов <7СВЯ3. На границе с обкладкой, заряженной положительно (отрицательно), располагается слой отрицательных (положительных) связанных зарядов. При наличии связанных зарядов напряженность электрического поля внутри конденсатора:
&= ujd= (q-qCB*3)/(?oS).
9
Отсюда следует, что при той же напряженности электрического поля, а следовательно, и напряжении иаЬ = ис заряд q должен быть больше. Поэтому увеличится, как следует из (1.8), и емкость плоского конденсатора по сравнению с емкостью такого же вакуумного конденсатора:
C=erz0S/d. (1.11)
В табл. 1.1 приведены значения параметров некоторых диэлектриков; в табл. 1.2 — условные графические обозначения конденсаторов; в табл. 1.3 — характеристики некоторых типов конденсаторов на основе различных диэлектриков.
Очень большой емкостью обладают электролитические конденсаторы (до 15000 мкФ), в которых используется, например, тон-Таблица 1.1
Диэлектрическая проницаемость (относительная), электрическая прочность и удельное объемное сопротивление некоторых материалов
Предыдущая << 1 < 2 > 3 4 5 6 7 8 .. 130 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed