Электроемкость

Электроёмкость — это физическая величина, которая показывает, какой электрический заряд способен накопить проводник или система проводников при данном электрическом потенциале.

Проще говоря, электроёмкость характеризует способность тела накапливать электрический заряд.

Обозначается электроёмкость буквой:

C

Основная формула:

C = q / φ

где:

C — электроёмкость,
q — электрический заряд,
φ — потенциал проводника.

Если речь идёт о конденсаторе, то используют формулу:

C = q / U

где:

C — электроёмкость конденсатора,
q — заряд одной из его обкладок,
U — напряжение между обкладками.

Единица измерения электроёмкости в СИ — фарад.

Обозначается:

Ф или F

Один фарад — это такая электроёмкость, при которой заряд в 1 кулон создаёт напряжение в 1 вольт:

1 Ф = 1 Кл / 1 В

На практике фарад — очень большая единица, поэтому чаще используют меньшие единицы:

1 мкФ = 10⁻⁶ Ф — микрофарад,
1 нФ = 10⁻⁹ Ф — нанофарад,
1 пФ = 10⁻¹² Ф — пикофарад.

Электроёмкость зависит от формы и размеров проводника, а также от среды, в которой он находится. Например, чем больше размеры проводника, тем больше его электроёмкость. Также электроёмкость увеличивается, если между проводниками находится диэлектрик с большой диэлектрической проницаемостью.

Для уединённого шарового проводника электроёмкость рассчитывается по формуле:

C = 4πε₀εR

где:

ε₀ — электрическая постоянная,
ε — относительная диэлектрическая проницаемость среды,
R — радиус шара.

Для плоского конденсатора электроёмкость определяется формулой:

C = ε₀εS / d

где:

S — площадь обкладок,
d — расстояние между обкладками,
ε — диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками.

Из этой формулы видно, что ёмкость плоского конденсатора увеличивается, если увеличить площадь пластин или поместить между ними хороший диэлектрик. А если увеличить расстояние между пластинами, электроёмкость уменьшается.

Главным устройством, в котором используется электроёмкость, является конденсатор. Конденсатор состоит из двух проводников, которые называются обкладками, и диэлектрика между ними. Он способен накапливать электрический заряд и электрическую энергию.

Энергия заряженного конденсатора вычисляется по формулам:

W = CU² / 2

или

W = q² / 2C

или

W = qU / 2

где:

W — энергия электрического поля конденсатора,
C — электроёмкость,
U — напряжение,
q — заряд.

Электроёмкость широко применяется в электротехнике и электронике. Конденсаторы используют в радиоприёмниках, телевизорах, компьютерах, блоках питания, фильтрах, усилителях, фотоаппаратах, электродвигателях и многих других устройствах.

Таким образом, электроёмкость — это способность проводника или конденсатора накапливать электрический заряд. Чем больше электроёмкость, тем больший заряд можно накопить при том же напряжении.