Capacitance

Capacitance is a measure of the amount of electric charge stored (or separated) for a given electric potential.

ОбычныйDefinition

Емкость обычно определяется как полный электрический заряд, помещенный в объект, разделенный на потенциал объекта:

или, согласно закону Gauss's <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Gauss%27s_law&action=edit&redlink=1>, емкость может быть выражена как электрический поток в вт

где

C - емкость в farads <http://engineering.wikia.com/wiki/Farad>

Q - обвинение в кулонах <http://engineering.wikia.com/wiki/Coulomb>

V потенциал в вт <http://engineering.wikia.com/wiki/Volt>

is электрический поток связался с обвинением Q в кулонах <http://engineering.wikia.com/wiki/Coulomb>

Сравните эту форму с определением индуктивности <http://engineering.wikia.com/wiki/Inductance>.

ОбычныйIntroduction

Емкость <http://engineering.wikia.com/wiki/Capacitance> существует между любыми двумя проводниками, изолированными от друг друга. Формула, определяющая емкость выше, действительна, если подразумевается, что у проводников есть равное но противоположное обвинение Q, и напряжение V является потенциальным различием <http://engineering.wikia.com/wiki/Potential_difference> между этими двумя проводниками.

СИЦЗЯН <http://engineering.wikia.com/wiki/SI> единица емкости является farad (F). Емкость одного farad приводит к потенциалу одного вт для одного кулона обвинения. Емкость большинства конденсаторов, используемых в электронных кругооборотах, является несколькими порядками величины, меньшими чем farad. Самые общие единицы емкости в использовании сегодня - microfarad <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Microfarad&action=edit&redlink=1> (µF), nanofarad <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Nanofarad&action=edit&redlink=1> (nF) и пикофарада <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Picofarad&action=edit&redlink=1> (pF).

Нужно отметить, что вышеупомянутое уравнение (C=Q/V) только применимо за ценности Q, которые намного больше, чем электрон <http://engineering.wikia.com/wiki/Electron> заряжает e = 1.602×10-19 C. Например, если бы емкость 1 pF заряжают к напряжению 100 nV, уравнение предсказало бы обвинение Q = 10-19 C, который меньше чем обвинение на единственном электроне.

Емкость может быть вычислена, если геометрия проводников и диэлектрические свойства изолятора между проводниками известны. Например, емкость конденсатора параллельной пластины <http://engineering.wikia.com/wiki/Capacitor> построенный из двух идентичных электродов самолета области в постоянном интервале d приблизительно равна следующему:

где C - емкость в farads <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Farads&action=edit&redlink=1>

? 0 <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Physical_constants&action=edit&redlink=1> является диэлектрической постоянной свободного места <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Permittivity_of_free_space&action=edit&redlink=1>, измеренный в farad в метр

εr - диэлектрическая константа <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Dielectric_constant&action=edit&redlink=1> или относительная диэлектрическая постоянная <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Permittivity&action=edit&redlink=1> изолятора используется

A - область каждого электрода самолета, измеренного в квадратных метрах <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Square_metre&action=edit&redlink=1>

d - разделение между электродами, измеренными в метрах <http://engineering.wikia.com/wiki/Metre>

ОбычныйEnergy

Энергия <http://engineering.wikia.com/wiki/Energy> (измеренный в джоулях <http://engineering.wikia.com/wiki/Joule>) сохраненный в емкости равна работе, сделанной, чтобы зарядить это. Рассмотрите емкость C, держа обвинение +q на одной пластине и-q на другом. Перемещая маленький элемент обвинения dq от одной пластины до другого против потенциального различия V = q/C требует собственного веса работы:

где W - работа, измеренная в джоулях <http://engineering.wikia.com/wiki/Joule>

q - обвинение, измеренное в кулонах <http://engineering.wikia.com/wiki/Coulomb>

C - емкость, измеренная в farads

Мы можем найти энергию сохраненной в емкости, объединяя <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Integral&action=edit&redlink=1> это уравнение. Начинаясь с незаряженной емкости (q=0) и перемещая обвинение от одной пластины до другого, пока у пластин нет обвинения +Q, и-Q требует работы W:

Комбинируя это с вышеупомянутым уравнением для емкости конденсатора плоской пластины, мы добираемся:

$W_{stored} = \frac{1}{2} \epsilon_0 \epsilon_r \frac{A}{d} V^2$

ОбычныйCapacitance и 'поток смещения'

Физик Джеймс Clerk Maxwell [[1] <http://en.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell>] изобрел понятие потока смещения <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Displacement_current&action=edit&redlink=1>, dD/dt, чтобы сделать закон Ампера <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Ampere%27s_law&action=edit&redlink=1> совместимый с сохранением обвинения в случаях, где обвинение накапливается, например в конденсаторе <http://engineering.wikia.com/wiki/Capacitor>. Он интерпретировал это как реальное движение обвинений, даже в вакууме, где он предположил, что он соответствовал движению диполя <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Dipole&action=edit&redlink=1> заряжает в эфире <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Aether _ (classical_element) &action=edit&redlink=1>. Хотя эта интерпретация была оставлена, исправление Maxwell's к закону Ампера <http://engineering.wikia.com/index.php? title=Ampere%27s_law&action=edit&redlink=1> остается действительным (изменяющееся электрическое поле производит магнитное поле).

Дуальность ОбычныйCapacitance/inductance

В математических сроках идеальную емкость можно рассмотреть как инверсия идеальной индуктивности <http://engineering.wikia.com/wiki/Inductance>, потому что текущие напряжением уравнения этих двух явлений могут быть преобразованы в друг друга, обменивая напряжение и текущие сроки.

Self-capacitance

In electrical circuits, the term capacitance is usually a shorthand for the mutual capacitance between two adjacent conductors, such as the two plates of a capacitor. There also exists a property called self-capacitance, which is the amount of electrical charge that must be added to an isolated conductor to raise its electrical potential by one volt. The reference point for this potential is a theoretical hollow conducting sphere, of infinite radius, centred on the conductor. Using this method, the self-capacitance of a conducting sphere of radius R is given by:

$C=4\pi\epsilon_0R$ [1]

Typical values of self-capacitance are:

• for the top electrode of a van de Graaf generator, typically a sphere 20 cm in diameter: 20 pF
• the planet Earth: about 710 μF

Elastance

The inverse of capacitance is called elastance, and its unit is the reciprocal farad, also informally called the daraf.

References

• Tipler, Paul (1998). Physics for Scientists and Engineers: Vol. 2: Electricity and Magnetism, Light (4th ed.). W. H. Freeman. ISBN 1572594926 [2]
• Serway, Raymond; Jewett, John (2003). Physics for Scientists and Engineers (6 ed.). Brooks Cole. ISBN 0534408427 [3]

See also

• Capacitor
• Electromagnetism
• Electricity
• Electronics
• Inductor