Электротехникадағы қуаттылық дегеніміз не

Электротехникадағы қуаттылық дегеніміз не

Электр сыйымдылық электр өрісінің әсерінен зарядталуға жататын өткізгіш денелердің қасиетін, сондай-ақ осы денелер саласында электр энергиясын жинақтауды сипаттайды.

Гидростатика саласындағы электрлік сыйымдылықтың ұқсастығы кеменің көлденең қима ауданына сан жағынан тең биіктік бірлігіне кеменің меншікті сыйымдылығы қызметін атқара алады.

Биік танкті елестетіңіз. Резервуарда сақталуы мүмкін сұйықтық мөлшері (шанақтағы электр энергиясының мөлшері) оның толтырылу биіктігіне (шанақ потенциалына), сондай-ақ цистернаның (шанақ сыйымдылығының) бірлік биіктігіне сұйықтық көлеміне байланысты болады. Сұйықтықтың бұл көлемі, өз кезегінде, цистернаның көлденең көлденең ауданына - оның диаметріне байланысты.

Осы диаметр соғұрлым үлкен болса, яғни бірлік биіктігінің көлемі де соғұрлым көп болса, цистернаның биіктігі бойынша үлестік сыйымдылық соғұрлым көп болады (екі пластинаның арасындағы электр сыйымдылығы пластиналардың ауданына пропорционалды, қараңыз - конденсатордың сыйымдылығы неге байланысты). Сәйкесінше, ол сұйықтық көлемінің бір бірлік биіктігіне және цистернаны толтыруға жұмсалуы тиіс жұмыстарға байланысты.

Бір-бірінен белгілі бір қашықтықта орналасқан кеңістікте көлемі бірдей (қызыл және көк) екі мыс шар бар деп ойлаймыз. Кернеуі 9 Вольт аккумулятор батареясын алып, оны әр түрлі полюстермен осы екі шарға жалғайық, «+» бір шарға (көкке) бекітілетіндей, ал екінші шарға (қызылға) «-» бекітетін едік. Шарлар арасында электр потенциалдарының айырмашылығы болады, ол аккумуляторлық батареяның V = 9 вольт кернеуіне тең болады.

Бұл екі мыс шардың электр күйлері бірден аккумулятор батареясы бекітілгенге дейінгіден өзгеше бола бастады, өйткені қазір шарларда өзара әрекеттесетін, бір-біріне тартылу күшін бастан кешіріп жатқан әр түрлі электр зарядтары пайда болды.

Аккумулятор батареясы біраз оң заряд +q сол доптан оңға ауыстырды деп айтуға болады, демек, шарлар арасындағы потенциалды айырмашылық V = 9 вольтқа айналды. Сол доп енді -q теріс зарядқа ие.

[pic 1]

Егер қатардағы контурға тағы бір ұқсас аккумулятор қоссаңыз, онда шарлар арасындағы потенциалды айырмашылық екі есе үлкен болады, олардың арасындағы кернеу енді 9 Вольт емес, 18 Вольт болады, ал шардан шарға жылжыған заряд та екі есе (2q болады), сондай-ақ кернеу болады. Бірақ кернеу 9 вольтқа көтерілген сайын қозғалатын бұл зарядтың шамасы қандай?

Әрине, бұл зарядтың шамасы шарлар арасында жасалған потенциалды айырмашылыққа пропорционал. Бірақ заряд пен потенциалды айырмашылық қандай сандық қатынаста? Мұнда С электр қуаты сияқты өткізгіштің сипаттамасын енгізуге тура келеді.

Электрлік сыйымдылық - өткізгіштің электр зарядын жинақтау қабілетінің өлшемі.  Бірінші өткізгіш зарядталған кезде оның айналасындағы электр өрісінің беріктігі артатынын түсіну маңызды. Сәйкесінше, бірінші зарядталған өткізгіштің екінші зарядталған өткізгішке әсері артады, әсіресе олар жақындай бастаса.

Зарядталған өткізгіштердің өзара әрекеттесу күші, егер олардың арасындағы қашықтық кішірек болса, үлкенірек болады. Бұдан басқа, өткізгіштер арасындағы ортаның параметрлеріне байланысты олардың өзара әрекеттесу күші де әр түрлі болуы мүмкін.

Сөйтіп, егер өткізгіштер арасында вакуум болса, онда олардың зарядтарының тартымды күші бірдей болады, бірақ егер нейлон вакуумның орнына өткізгіштер арасына орналастырылса, онда электростатикалық әрекеттесу күші үш есе артады, себебі нейлон ауаға қарағанда электр өрісі арқылы өтуде 3 есе жақсы болады, ал зарядталған өткізгіштер бір-бірімен әрекеттесетін электр өрісінің арқасында.

Егер зарядталған өткізгіштер бір-бірінен әр түрлі бағытта тасымалдана бастаса, онда олар әлсіз әрекеттеседі, потенциалды айырмашылығы бірдей зарядтармен үлкен болады, яғни мұндай жүйенің қуаты өткізгіштердің бөлінуімен төмендейді. Электр сыйымдылық идеясы конденсаторлардың жұмысына негізделген.

Конденсаторлар

Бір-бірінің электр өрістері арқылы бір-бірімен электростатикалық әрекеттесу үшін зарядталған өткізгіштердің диэлектрикпен бөлінетін қасиеті конденсаторларда қолданылады.

Резисторлармен, индукторлармен және трансформаторлармен қатар конденсатор электр тізбектерінің негізгі пассивті элементі болып табылады.