Електростатика

Електростатикою іменується вчення про наелектризованих тілах і силах взаємодії між ними за умови, що тіла і заряди залишаються нерухомими відносно один одного. Сукупність електронних сил, зроблених нерухомими зарядами, іменується електростатичним полем.

Електростатичне поле може існувати виключно в діелектриках, тому що створення поля в провіднику викличе переміщення зарядів (електричний струм), т. Е. Порушить електростатичне стан.

Закон Кулона. Два заряду, що знаходяться в однорідному середовищі і віддалені один від одного на деякій відстані, діють один на одного з силою, пропорційною добутку цих зарядів і назад пропорційної квадрату відстані між ними:

F = K(Q1 x Q2) : R2

деF - сила взаємодії (н),

К = 1: 4? Є (тут є = є0є ` - діелектрична проникність середовища,ф / м),

Q1 і Q2- заряди(до),

R -відстань між зарядами (m),

Взаємодія однойменних зарядів виражається в їх обопільному відштовхуванні з силоюF, а різнойменних - в тяжінні з тією ж силою. При заряді, що дорівнює 1 к і чинному на рівний йому заряд, що знаходиться на відстані 1 м, має місце взаємодія з силою 1 н. заряд в 1 к дорівнює заряду 6.28 x 1018електронів. Величина заряду в 1 до є одиницею кількості електрики в системі одиниць МКСА.

Напруженість поля характеризує електричне поле, під яким розуміється якась область місця, де діють сили, зроблені нерухомими зарядами. Електронне поле може існувати виключно в діелектриках, тому що створення поля в провіднику призводить до переміщення зарядів, т. Е. Викликає електричний струм. Чисельно величина напруженості поля визначається відношенням сили, що діє в даній точці поля на заряд, до величини заряду:

E = (F : Q) = Q : 4? ЄR2(в / м),

де Е - напруженість поля (в / м),

Q - заряд, що створює поле (до),

R - відстань (м),

Граничне значення напруженості поля, при якому настає пробою діелектрика, електронної міцністю.

Електронна міцність зазвичай виражається в кіловольт на міліметр (Кв / мм) І є дуже важливою характеристикою ізоляційних матеріалів. Значення електронної міцності для ряду матеріалів, використовуваних в електротехніці, наводяться на рис. 1. Конденсатор являє собою систему, що складається із залізних проводять пластинок (електродів) і ізолюючого матеріалу (діелектрика) між ними.

Електронна міцність ізоляційних матеріалів

Конденсатор є приладом для скупчення електрики. Якщо підключити конденсатор до джерела постійного струму, то він зарядиться, і на його електродах зосереджуватимуться рівні і зворотні за знаком заряди. Після відключення конденсатора від джерела струму він зберігає запас електричної енергії, яку можна отримати від конденсатора як від джерела струму.

Ємність конденсатора визначається величиною, вимірюваної ставленням заряду на одному з його електродів до напруги між електродами:

С = Q : U,

де З - ємність конденсатора (ф абок / в),

Q - заряд на одному з електродів (до),

U - напруга між електродами (в),

Ємність конденсатора залежить від 3-х причин: площі електродів, відстані між електродами і параметрів діелектрика, що знаходиться між ними. Відзначимо, що при ємності конденсатора 1 ф заряд в 1 до створює на його електродах напруга 1 в.

Запасені енергія електричного поля конденсатора визначається наступним співвідношенням:

W = (Q2: 2C) = (CU2: 2)

деW - енергія поля конденсатора(пн. сек).

Залежно від форми електродів розрізняють конденсатори плоскі, циліндричні і сферіческіе- за матеріалом діелектрика - слюдяні, масляні, паперові, електролітичні, повітряні і т. Д. По конструктивному виконанню конденсатори можуть бути незмінною і змінної ємності.

Ємність плоского конденсатора визначається за наступною формулою:

C = (є xS) : d

деЗ - електронна ємність (см),

є  - діелектрична постійна ізолятора,

 S - поверхня кожного електрода (см2);

d - відстань між електродами, т. Е. Товщина ізолятора(см).