Как объяснить, что при помещении конденсатора в диэлектрик, его емкость увеличивается?

Question

Как объяснить, что при помещении конденсатора в диэлектрик, его емкость увеличивается?

Денис Владимирович Знаток (428), закрыт 15 лет назад

Answer 1

Емкость конденсатора равна:
С = еS / 4πl
где С — емкость; е - диэлектрическая проницаемость диэлектрика; S — площадь одной пластины в см2, π — постоянное число, равное 3,14; l — расстояние между пластинами в см.
Формула показывает также, что с увеличением диэлектрической проницаемости диэлектрика емкость конденсатора увеличивается.
Следовательно, конденсаторы, равные по своим геометрическим размерам, но содержащие в себе различные диэлектрики, имеют различную емкость.
Если, например, взять конденсатор с воздушным диэлектриком, диэлектрическая проницаемость которого равна единице, и поместить между его пластинами слюду с диэлектрической проницаемостью 5, то емкость конденсатора возрастет в 5 раз.
Вот почему для получения больших емкостей в качестве диэлектриков используют такие материалы, как слюда, бумага, пропитанная парафином, и др. , диэлектрическая проницаемость которых значительно больше, чем у воздуха.
Ну а про диэлектрическую проницаемость Вам уже рассказали.
Если надо больше, то Вот здесь есть хорошая энциклопедическая статья на эту тему: Электрическое поле, электростатическая индукция, емкость и конденсаторы

Answer 2

Не конденсатор помещаете в диэлектрик, а диэлектрик делаете заполнителем конденсатора! Здесь действительно емкость возрастает по сравнению, с воздушным заполнителем! Для плоского конденсатора можно записать формулу для рассчета емкости: C=(e*e0*S)/d; е- относительная диэлектрическая проницаемость заполнителя; е0=8,85*10^-12.

Answer 3

Есть формула плоского конденсатора
С=ee0S/d

если вас интересует сам процесс, то:

По физическому смыслу диэлектрическая проницаемость — количественная мера интенсивности процесса поляризации

В диэлектрике, как во всяком изоляторе, нет свободных электронов. В атомах диэлектрика электроны прочно связаны с ядром, поэтому напряжение, приложенное к пластинам конденсатора, не вызывает в его диэлектрике направленного движения электронов, т. е. электрического тока, как это бывает в проводниках.

Однако под действием сил электрического поля, созданного заряженными пластинами, электроны, вращающиеся вокруг ядра атома, смещаются в сторону положительно заряженной пластины конденсатора. Атом при этом как бы вытягивается по направлению силовых линий поля. Такое состояние атомов диэлектрика называют поляризованным, а само явление — поляризацией диэлектрика.

При разряде конденсатора поляризованное состояние диэлектрика нарушается, т. е. пропадает вызванное поляризацией смещение электронов относительно ядра, и атомы приходят в свое обычное неполяризованное состояние. Установлено, что присутствие диэлектрика ослабляет поле между пластинами конденсатора.

Различные диэлектрики под действием одного и того же электрического поля поляризуются в различной степени. Чем легче поляризуется диэлектрик, тем он больше ослабляет поле. Поляризация воздуха, например, приводит к меньшему ослаблению поля, чем поляризация любого другого диэлектрика.

Но ослабление поля между пластинами конденсатора позволяет сосредоточить на них большее количество электричества Q при одном и том же напряжении U, что в свою очередь, приводит к увеличению емкости конденсатора,