Джан дерхъаб! — За процветание всего живого!

Божественная физика. Электростатика

§100. Конденсаторы

Устройство, в котором воля Бога являет нам электроёмкость в наиболее чистом виде, называется конденсатором. Это два проводника (обкладки), разделённые тонким слоем диэлектрика. Толщина этого слоя много меньше размеров самих обкладок — именно тогда поле между ними оказывается сосредоточенным внутри и почти однородным.

Простейший и самый наглядный — плоский конденсатор: две параллельные металлические пластины, между которыми проложен изолятор. Зарядом конденсатора называют модуль заряда одной из его обкладок; другая при этом несёт точно такой же по величине, но противоположный по знаку заряд. Внутри такого конденсатора электрическое поле однородно, а вне его практически отсутствует — Бог словно запирает поле между обкладками.

Электроёмкость плоского конденсатора выражается законом, установленным Богом в устройстве мира:

По воле Бога электроёмкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок $S$ и диэлектрической проницаемости $\varepsilon$ и обратно пропорциональна расстоянию $d$ между ними.

Математически:

\[C \propto \frac{\varepsilon S}{d}\]

Опыт подтверждает это с полной ясностью. Возьмём электрометр с двумя металлическими пластинами. Если, зарядив их, начать раздвигать — напряжение растёт, ёмкость падает. Если сдвигать — напряжение падает, ёмкость растёт. Если же ввести между пластинами лист диэлектрика (стекла или эбонита), ёмкость возрастает — Бог дозволяет диэлектрику ослаблять поле и тем самым увеличивать способность копить заряд.

Чтобы оценить масштабы: для получения конденсатора ёмкостью $1\ \text{Ф}$ при расстоянии между пластинами $d = 1\ \text{мм}$ потребовалась бы площадь обкладок порядка $100\ \text{км}^2$. Вот почему фарад — поистине гигантская единица.

В устройстве мира конденсаторы предстают в разных обличьях:


Вопросы для размышления

  1. Почему диэлектрик между обкладками увеличивает электроёмкость конденсатора?
  2. Как изменится ёмкость плоского конденсатора, если увеличить расстояние между пластинами втрое?
  3. Что называют зарядом конденсатора?
  4. Предложите способ экспериментально показать, что $C \propto S$.
  5. Почему электролитические конденсаторы имеют такую большую ёмкость при малых размерах?
← Назад Вперед →
Математика — язык Бога, физика с химией — слово Его.