Є́мність — фізична величина, що кількісно характеризує здатність тіла накопичувати електричний заряд.
| Електрична ємність | |
| | |
| Символи: | |
|---|---|
| Одиниці вимірювання | |
| SI | 1 Ф = А2 с4 кг−1 м−2 |
| СГС | см |
| Розмірність: | SI: M−1·L−2·T4·I2 СГС: L |
Ємність визначається, як відношення заряду тіла Q до різниці потенціалів U:
Здебільшого ємність позначається латинською літерою C. Одиницею вимірювання ємності в системі SI є Фарад, в СГС — сантиметр.
Фізична природа Редагувати
Зазвичай поняття ємності застосовується до заряджених провідників. За відсутністю електрорушійних сил електричне поле не може існувати всередині провідників, бо воно призвело б до переміщення вільних зарядів і виникнення струмів. Тому заряди зосереджуються лише на поверхні провідника, при цьому усі точки поверхні мають однаковий потенціал. Зростання величини заряду на поверхні провідника приводить до підвищення потенціалу.
Електричне поле E навколо провідної сфери з радіусом R визначається формулою:
де Q — заряд сфери, а r — радіус точки, в якій проводиться вимірювання . Електростатичний потенціал V на поверхні дорівнює:
Таким чином, ємність провідної сфери у порожнечі дорівнює її радіусу:
Властивості Редагувати
Ємність провідника залежить від його форми. Чим більша поверхня провідника, тим вища ємність. Це пояснюється тим, що на більшій поверхні віддаль між електричними зарядами зростає.
Ємність також залежить від середовища, в яке поміщений провідник. Чим більша діелектрична проникність середовища, тим більша ємність. Наприклад, для провідної сфери в середовищі із діелектричною сталою ε:
Ємнісні коефіцієнти Редагувати
Якщо в просторі розташовані кілька заряджених провідників, то потенціал на поверхні кожного з них визначається не лише зарядом саме цього провідника, а й зарядами сусідніх провідників. Можна записати лінійну залежність між величиною зарядів Qi та величиною потенціалів Vi:
Коефіцієнти — називаються ємнісними коефіцієнтами. Іноді вживається така термінологія, в якій коефіцієнти з двома однаковими індексами називаються коефіцієнтами ємності, а коефіцієнти за різними індексами називаються коефіцієнтами індукції.
Коефіцієнти оберненої залежності:
називаються потенціальними коефіцієнтами.
Ємність конденсатора Редагувати
У електротехніці потрібні елементи, які накопичували б заряди. Такими елементами є конденсатори. Для підвищення ємності конденсаторів їх виготовляють у вигляді двох близьких металічних поверхонь (обкладок) якомога більшої площі, розділених матеріалом із якомога більшою діелектричною сталою. Ємність плоского конденсатора:
де S — площа поверхні, d — відстань між обкладками.
Для довідок Редагувати
Ємність циліндричного конденсатора:
де l — довжина циліндра, b — радіус зовнішньої обкладки, a — радіус внутрішньої обкладки.
Ємність двох паралельних дротин:
де l — довжина дротин, h — віддаль між ними, а та b — радіуси дротин.
Див. також Редагувати
Примітки Редагувати
- Формули на цій сторінці записані в системі СГС (СГСГ). Для перетворення в Міжнародну систему величин (ISQ) дивись Правила переводу формул із системи СГС в систему ISQ.