Послідовне з’єднання конденсаторів

При послідовному з’єднанні конденсаторів негативно заряджену обкладку першого конденсатора з’єднують з позитивно зарядженою обкладкою другого і т.д. (рис. 144).

Якщо на батарею подати напругу , то до такої різниці потенціалів зарядяться тільки крайні обкладки першого і останнього конденсатора, причому

.

Провідник, що з’єднує негативно заряджену обкладку першого та позитивно заряджену обкладку другого конденсатора, можна розглядати разом з обкладками як одне провідне тіло. Внаслідок явища електростатичної індукції вільні заряди цього тіла під дією поля прикладеної напруги перерозподіляються так, що на одній обкладці з’являється негативний заряд , а на інший – позитивний . Тому можна зробити висновок, що заряди на всіх послідовно з’єднаних конденсаторах, незалежно від їх ємності, однакові і дорівнюють заряду всієї батареї, тобто . Ємність батареї послідовно з’єд­наних конденсаторів , звідки . Для першого конденсатора , для другого і т.д. Тоді

. Після скорочення на q отримуємо формулу для обчислення електроємності батареї послідовно з’єднаних конденсаторів: .

Якщо послідовно з’єднано n однакових конденсаторів з ємністю C кожен, то .

Послідовно з’єднують конденсатори для підвищення робочої напруги, яку можна подати на батарею конденсаторів.

9.Діелектрик в електричному полі. Типи діелектриків. Поляризація діелектриків.10. Вектор електричного зміщення.

Діелектриками (або ізоляторами) називаються речовини, нездатні проводити електричний струм.

Кожна молекула (або атом) діелек­трика має позитивно заряджені ядра і негативно заряджені електрони, які рухаються навколо ядер. Позитивні заряди всіх ядер дорівнюють абсолютній величині заряду всіх електронів, а тому молекула речовини загалом електрично нейтральна.

Вивчаючи електричні властивості діелектриків, молекули діелектриків можна зобразити як систему, що складається з двох точкових зарядів.

Замінимо всі позитивні заряди ядер молекули одним сумарним зарядом +q, що перебуває в центрі мас позитивних зарядів, а всі негативні заряди – одним сумарним негативним зарядом -q, що перебуває в центрі маси негативних зарядів. Тоді молекулу діелектрика можна розглядати як диполь, який складається із зарядів +q i -q.

Діелектрики поділяються на три типи.

І. Неполярні діелектрики – це діелектрики, які складаються з молекул, центри мас позитивних і негативних зарядів яких збігаються за відсутності елек­тричного поля (рис. 119).

Прикладом неполярних діелектриків є гази , , , , . Молекули таких діелектриків називаються неполярними. Дипольний мо­мент таких молекул за від­сутності зовнішнього елек­тричного поля дорівнює нулю.

IІ. Полярні діелектрики – це діе­лектрики, в яких центри мас позитивних і негативних зарядів не збігаються, тобто мають асиметричну будову (рис. 120).

До полярних діелектриків належать гази , , та ін., рідини – вода , соляна кислота , бензол тощо.

Молекули таких діелектриків називають полярними. Ці молекули за відсутності зовнішнього поля мають дипольні моменти . Їх називають жорсткими диполями.

ІІІ. Іонні діелектрики – це речовини, молекули яких мають іонну будову.

Прикладом таких діелектриків є , та інші.

Іонні кристали є просторовими ґратками з правильним чергуванням іонів різних знаків (рис. 121). У цих кристалах не можна виділити окремі молекули. Іонні кристали необхідно розглядати як систему вміщених одна в одну іонних підґраток. У цих діелектриках кожна пара сусідніх різноіменних іонів подібна до диполя.

Розглянемо, що відбувається з діелектриками при внесенні їх в однорідне електричне поле.