ELEKTRINI KONDENZATORI
ELEKTRINI KONDENZATORIElektrini kondenzator ini sistem od dva
provodna tijela, razdvojena dielektrikom, naelektrisana istom
koliinom naelektrisanja, ali suprotnog znaka.Provodna tijela koja
obrazuju kondenzator nazivaju se elektrode ili obloge kondenzatora.
Za dielektrik, izmeu obloga kondenzatora najee se primjenjuju:
vazduh, keramika, liskun, plastina masa, papir i sl. U zavisnosti
od upotrebljenog dielektrika i konstrukcije kondenzatora, postoji
veliki broj tipova kondenzatora.
Naelektrisanja na elektrodama stvaraju elektrino polje, ije
linije prolaze sa pozitivno naelektrisane elektrode, a zavravaju na
negativnoj. Pri ovome se pretpostavlja da u blizini kondenzatora
nema drugih provodnika ili elektrinih naelektrisanja, da bi se
izbjegao utjecaj susjednih tijela na polje i da bi se polje
lokaliziralo izmeu elektroda kondenzatora.Izmeu elektroda
naelektrisanog kondenzatora postoji potencijalna razlika, odnosno
napon: (1)Povrine elektroda su ekvipotencijalne povrine, a put
integriranja linijskog integrala moe se uzeti proizvoljno po liniji
koja spaja elektrode. Izmeu potencijalne razlike i naelektrisanja Q
postoji linearna zavisnost:Q=C(V1-V2)=CU. (2)Koeficijent
proporcionalnosti C naziva se kapacitivnost kondenzatora:
(3)Kapacitivnost kondenzatora zavisi od oblika, dimenzija,
meusobnog poloaja elektroda kao i od karakteristika dielektrika
izmeu elektroda. Kapacitet predstavlja sposobnost kondenzatora da
nagomilava naelektrisanja na elektrodama, prema tome predstavlja
jednu od osnovnih karakteristika kondenzatora. Pored ove
karakteristike vana je karakteristika radni napon kondenzatora.
Nominalni radni napon kondenzatora je najvei napon izmeu njegovih
elektroda koji obezbjeuje dugotrajan i pouzdan rad kondenzatora uz
odravanje radnih karakteristika pri normalnim temperaturnim
uvjetima.Ovaj napon mora biti znatno manji od probojnog napona, pri
kojem dolazi do proboja dielektrika usljed djelovanja elektrinog
polja, odnosno kada dolazi do galvanskog spoja izmeu
elektroda.Najjednostavnija vrsta kondenzatora je tzv. ravni ili
ploasti kondenzator, koji se sastoji od dvije paralelne provodne
ploe ije je meusobno rastojanje d malo u poreenju sa linearnim
dimenzijama ploa. Cjelokupno elektrino polje lokalizirano je u
prostoru izmeu elektroda kondenzatora i homogeno je, to je
posljedica ravnomjerne raspodjele povrinske gustine naelektrisanja
na povrinama elektroda. Odstupanja nastaju uz okolinu ivica (ivini
efekat), i manja su ukoliko je rastojanje d manje.U prostoru izmeu
elektroda koje su naelektrisane jednakim i po znaku suprotnim
povrinskim naelektrisanjima gustine obrazuje se homogeno polje
jaine: (4)Pomnoe li se obje strane sa d, dobija se: (5)to
predstavlja kapacitivnost ploastog kondenzatora.Pitanja i zadaci za
vjebu1. ta predstavlja elektrini kondenzator?2. ta je kapacitivnost
C i od ega zavisi?3. Koje su karakteristike kondenzatora?4. Kako se
u elektrinim shemama predstavlja kondenzator?5. Objasniti kakav je
to ploasti kondenzator?6. Izvesti jednainu za kapacitivnost
ploastog kondenzatora.7. Objasniti nain izvoenja ogleda.8. Dat je
ploasti kondenzator ije se ploe nalaze na meusobnom rastojanju
d=2[cm] i prikljuene su na napon U=10[kV]. Odrediti jainu polja E i
povrinsku gustinu naelektrisanja , ako je:a) izmeu ploa dielektrik
vazduh,b) izmeu ploa dielektrik relativne dielektrine konstante
r=2,c) ako se izvor ukloni, a nakon toga vazduh zamjeni ssa
dielektrikom r=2, koliki je tada napon izmeu elektroda?9. Ako se u
blizinu pozitivno naelektrisane metalne elektrode A unese
nenaelektrisana metalna ploa B (Slika 1.) nacrtati linije
elektrinog polja i raspored indukovanih naelektrisanja.ta e se
desiti ako se ploa provodnikom spoji sa zemljom?
10. U homogeno elektrino polje unijeta je vrlo tanka
nenaelektrisana bakarna ploa kao na Slici 2. Nacrtati oblik linija
elektrinog polja nakon unoenja ploe u polje.
11. Ploasti kondenzator, rastojanja izmeu ploa d=4[mm] i povrine
ploa S=20[cm2], ima dielektrik relativne dielektrine konstante r=2.
Povrinska gustina naelektrisanja ploa kondenzatora je =10-7[C/m2].
Odrediti:a) napon izmeu ploa kondenzatora,b) kapacitivnost
kondenzatora.12. U vazduni kondenzator, rastojanja izmeu ploa
d=5[mm], ubaen je papir debljine d1=4[mm] (Slika 2.) Relativna
dielektrina konstanta papira je r=3. Odrediti maksimalni napon na
koji se ovaj kondenzator moe prikljuiti. Dielektrina vrstoa papira
i vazduha je E1max=200[kV/cm], E2max=30[kV/cm].
13. Poluprenik unutranjeg provodnika sfernog kondenzatora iznosi
a=1[cm], a unutranji poluprenik spoljanjeg provodnika je b=2[cm].
Napon izmeu unutranjeg i spoljanjeg provodnika je 180[V].
Odrediti:a) najveu jainu elektrinog polja kondenzatora,b)
kapacitivnost kondenzatora.14. Metalna lopta poluprenika a=2[cm] i
naelektrisanja nalazi se u vazduhu i koncentrina je sa metalnim
prstenom unutranjeg poluprenika b=3[cm] i vanjskog c=4[cm],
naelektrisanja . Ako se lopta i prsten spoje provodnikom odrediti
njihove potencijale prije i poslije spajanja s provodnikom.15.
Unutranjost koaksijalnog kabla napunjena je tenim dielektrikom
dielektrine konstante r=3. Za koliko se promjeni poduna
kapacitivnost kabla, na Slici 3., ako teni dielektrik do pola
iscuri iz kabla?
Odgovori na pitanja i rezultati zadataka za vjebu1. Elektrini
kondezator ini sistem od dva provodna tijela (elektrode, obloge)
razdvojena dielektrikom, naelektrisana istom koliinom
naelektrisanja suprotnog znaka: 2. Kapacitivnost C zavisi od
oblika, dimenzija, meusobnog poloaja elektroda i karakteristika
dielektrika. Kapacitivnost C predstavlja sposobnost kondenzatora da
nagomilava elektrina naelektrisanja na elektrodama.3.
Karakteristike su: kapacitivnost, nominalni radni napon.4. 5.
Ploasti kondenzator sastoji se od dvije paralelne provodne ploe ije
je rastojanje d malo u poreenju sa linearnim dimenzijama ploa.6.
Jednaine
7. Vidjeti uputstvo za izvoenje vjebe.8. a) b) c) 9. Spajanjem
ploe sa zemljom dolazi do neutralisanja pozitivnog naelektrisanja
B.
10.
11. a) b) 12. 13. a) b) 14. a) prije spajanja:
b) poslije spajanja:
15. 0.75
1 od 7
_1330895798.bin
