Пф в физике что это: фарад [Ф] в пикофарад [пФ] • Электрическая емкость • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

фарад [Ф] в пикофарад [пФ] • Электрическая емкость • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Сенсорный экран этого планшета выполнен с использованием проекционно-емкостной технологии.

Общие сведения

Измерение емкости конденсатора номинальной емкостью 10 мкФ с помощью осциллографа-мультиметра

Электрическая емкость — это величина, характеризующая способность проводника накапливать заряд, равная отношению электрического заряда к разности потенциалов между проводниками:

C = Q/∆φ

Здесь Q — электрический заряд, измеряется в кулонах (Кл), — разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

В системе СИ электроемкость измеряется в фарадах (Ф). Данная единица измерения названа в честь английского физика Майкла Фарадея.

Фарад является очень большой емкостью для изолированного проводника. Так, металлический уединенный шар радиусом в 13 радиусов Солнца имел бы емкость равную 1 фарад. А емкость металлического шара размером с Землю была бы примерно 710 микрофарад (мкФ).

Так как 1 фарад — очень большая емкость, поэтому используются меньшие значения, такие как: микрофарад (мкФ), равный одной миллионной фарада; нанофарад (нФ), равный одной миллиардной; пикофарад (пФ), равный одной триллионной фарада.

В системе СГСЭ основной единицей емкости является сантиметр (см). 1 сантиметр емкости — это электрическая емкость шара с радиусом 1 сантиметр, помещенного в вакуум. СГСЭ — это расширенная система СГС для электродинамики, то есть, система единиц в которой сантиметр, грам, и секунда приняты за базовые единицы для вычисления длины, массы и времени соответственно. В расширенных СГС, включая СГСЭ, некоторые физические константы приняты за единицу, чтобы упростить формулы и облегчить вычисления.

Использование емкости

Конденсаторы — устройства для накопления заряда в электронном оборудовании

Условные обозначения конденсаторов на принципиальных схемах

Понятие электрической емкости относится не только к проводнику, но и к конденсатору. Конденсатор — система двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. В простейшем варианте конструкция конденсатора состоит из двух электродов в виде пластин (обкладок). Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать») — двухэлектродный прибор для накопления заряда и энергии электромагнитного поля, в простейшем случае представляет собой два проводника, разделённые каким-либо изолятором. Например, иногда радиолюбители при отсутствии готовых деталей изготавливают подстроечные конденсаторы для своих схем из отрезков проводов разного диаметра, изолированных лаковым покрытием, при этом более тонкий провод наматывается на более толстый. Регулируя число витков, радиолюбители точно настраивают контура аппаратуры на нужную частоту.

Примеры изображения конденсаторов на электрических схемах приведены на рисунке.

Параллельная RLC-цепь, состоящая из резистора, конденсатора и катушки индуктивности

Историческая справка

Еще 275 лет назад были известны принципы создания конденсаторов. Так, в 1745 г. в Лейдене немецкий физик Эвальд Юрген фон Клейст и нидерландский физик Питер ван Мушенбрук создали первый конденсатор — «лейденскую банку» — в ней диэлектриком были стенки стеклянной банки, а обкладками служили вода в сосуде и ладонь экспериментатора, державшая сосуд. Такая «банка» позволяла накапливать заряд порядка микрокулона (мкКл). После того, как ее изобрели, с ней часто проводили эксперименты и публичные представления. Для этого банку сначала заряжали статическим электричеством, натирая ее. После этого один из участников прикасался к банке рукой, и получал небольшой удар током. Известно, что 700 парижских монахов, взявшись за руки, провели лейденский эксперимент. В тот момент, когда первый монах прикоснулся к головке банки, все 700 монахов, сведенные одной судорогой, с ужасом вскрикнули.

В Россию «лейденская банка» пришла благодаря русскому царю Петру I, который познакомился с Мушенбруком во время путешествий по Европе, и подробнее узнал об экспериментах с «лейденской банкой». Петр I учредил в России Академию наук, и заказал Мушенбруку разнообразные приборы для Академии наук.

В дальнейшем конденсаторы усовершенствовались и становились меньше, а их емкость — больше. Конденсаторы широко применяются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют колебательный контур, который может быть использован для настройки приемника на нужную частоту.

Существует несколько типов конденсаторов, отличающихся постоянной или переменной емкостью и материалом диэлектрика.

Примеры конденсаторов

Оксидные конденсаторы в блоке питания сервера.

Промышленность выпускает большое количество типов конденсаторов различного назначения, но главными их характеристиками являются ёмкость и рабочее напряжение.

Типичные значение ёмкости конденсаторов изменяются от единиц пикофарад до сотен микрофарад, исключение составляют ионисторы, которые имеют несколько иной характер формирования ёмкости – за счёт двойного слоя у электродов – в этом они подобны электрохимическим аккумуляторам. Суперконденсаторы на основе нанотрубок имеют чрезвычайно развитую поверхность электродов. У этих типов конденсаторов типичные значения ёмкости составляют десятки фарад, и в некоторых случаях они способны заменить в качестве источников тока традиционные электрохимические аккумуляторы.

Вторым по важности параметром конденсаторов является его рабочее напряжение. Превышение этого параметра может привести к выходу конденсатора из строя, поэтому при построении реальных схем принято применять конденсаторы с удвоенным значением рабочего напряжения.

Для увеличения значений ёмкости или рабочего напряжения используют приём объединения конденсаторов в батареи. При последовательном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение удваивается, а суммарная ёмкость уменьшается в два раза. При параллельном соединении двух однотипных конденсаторов рабочее напряжение остаётся прежним, а суммарная ёмкость увеличивается в два раза.

Третьим по важности параметром конденсаторов является температурный коэффициент изменения ёмкости (ТКЕ). Он даёт представление об изменении ёмкости в условиях изменения температур.

В зависимости от назначения использования, конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, требования к параметрам которых некритичны, и на конденсаторы специального назначения (высоковольтные, прецизионные и с различными ТКЕ).

Маркировка конденсаторов

Подобно резисторам, в зависимости от габаритов изделия, может применяться полная маркировка с указанием номинальной ёмкости, класса отклонения от номинала и рабочего напряжения. Для малогабаритных исполнений конденсаторов применяют кодовую маркировку из трёх или четырёх цифр, смешанную цифро-буквенную маркировку и цветовую маркировку.

Соответствующие таблицы пересчёта маркировок по номиналу, рабочему напряжению и ТКЕ можно найти в Интернете, но самым действенным и практичным методом проверки номинала и исправности элемента реальной схемы остаётся непосредственное измерение параметров выпаянного конденсатора с помощью мультиметра.

Оксидный конденсатор собран из двух алюминиевых лент и бумажной прокладки с электролитом. Одна из алюминиевых лент покрыта слоем оксида алюминия и служит анодом. Катодом служит вторая алюминиевая лента и бумажная лента с электролитом. На алюминиевых лентах видны следы электрохимического травления, позволяющего увеличить их площадь поверхности, а значит и емкость конденсатора.

Предупреждение: поскольку конденсаторы могут накапливать большой заряд при весьма высоком напряжении, во избежание поражения электрическим током необходимо перед измерением параметров конденсатора разряжать его, закоротив его выводы проводом с высоким сопротивлением внешней изоляции. Лучше всего для этого подходят штатные провода измерительного прибора.

Оксидные конденсаторы: данный тип конденсатора обладает большой удельной емкостью, то есть, емкостью на единицу веса конденсатора. Одна обкладка таких конденсаторов представляет собой обычно алюминиевую ленту, покрытую слоем оксида алюминия. Второй обкладкой служит электролит. Так как оксидные конденсаторы имеют полярность, то принципиально важно включать такой конденсатор в схему строго в соответствии с полярностью напряжения.

Твердотельные конденсаторы: в них вместо традиционного электролита в качестве обкладки используется органический полимер, проводящий ток, или полупроводник.

Трехсекционный воздушный конденсатор переменной емкости

Переменные конденсаторы: емкость может меняться механическим способом, электрическим напряжением или с помощью температуры.

Пленочные конденсаторы: диапазон емкости данного типа конденсаторов составляет примерно от 5 пФ до 100 мкФ.

Имеются и другие типы конденсаторов.

Ионисторы

В наши дни популярность набирают ионисторы. Ионистор (суперконденсатор) — это гибрид конденсатора и химического источника тока, заряд которого накапливается на границе раздела двух сред — электрода и электролита. Начало созданию ионисторов было положено в 1957 году, когда был запатентован конденсатор с двойным электрическим слоем на пористых угольных электродах. Двойной слой, а также пористый материал помогли увеличить емкость такого конденсатора за счет увеличения площади поверхности. В дальнейшем эта технология дополнялась и улучшалась. На рынок ионисторы вышли в начале восьмидесятых годов прошлого века.

С появлением ионисторов появилась возможность использовать их в электрических цепях в качестве источников напряжения. Такие суперконденсаторы имеют долгий срок службы, малый вес, высокие скорости зарядки-разрядки. В перспективе данный вид конденсаторов может заменить обычные аккумуляторы. Основными недостатками ионисторов является меньшая, чем у электрохимических аккумуляторов удельная энергия (энергия на единицу веса), низкое рабочее напряжение и значительный саморазряд.

Ионисторы применяются в автомобилях Формулы-1. В системах рекуперации энергии, при торможении вырабатывается электроэнергия, которая накапливается в маховике, аккумуляторах или ионисторах для дальнейшего использования.

Электромобиль А2В Университета Торонто. Общий вид

В бытовой электронике ионисторы применяются для стабилизации основного питания и в качестве резервного источника питания таких приборов как плееры, фонари, в автоматических коммунальных счетчиках и в других устройствах с батарейным питанием и изменяющейся нагрузкой, обеспечивая питание при повышенной нагрузке.

В общественном транспорте применение ионисторов особенно перспективно для троллейбусов, так как становится возможна реализация автономного хода и увеличения маневренности; также ионисторы используются в некоторых автобусах и электромобилях.

Электромобиль А2В Университета Торонто. Под капотом

Электрические автомобили в настоящем времени выпускают многие компании, например: General Motors, Nissan, Tesla Motors, Toronto Electric. Университет Торонто совместно с компанией Toronto Electric разработали полностью канадский электромобиль A2B. В нем используются ионисторы вместе с химическими источниками питания, так называемое гибридное электрическое хранение энергии. Двигатели данного автомобиля питаются от аккумуляторов весом 380 килограмм. Также для подзарядки используются солнечные батареи, установленные на крыше электромобиля.

Емкостные сенсорные экраны

В современных устройствах все чаще применяются сенсорные экраны, которые позволяют управлять устройствами путем прикосновения к панелям с индикаторами или экранам. Сенсорные экраны бывают разных типов: резистивные, емкостные и другие. Они могут реагировать на одно или несколько одновременных касаний. Принцип работы емкостных экранов основывается на том, что предмет большой емкости проводит переменный ток. В данном случае этим предметом является тело человека.

Поверхностно-емкостные экраны

Cенсорный экран iPhone выполнен по проекционно-емкостной технологии.

Таким образом, поверхностно-емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. В качестве резистивного материала обычно применяется имеющий высокую прозрачность и малое поверхностное сопротивление сплав оксида индия и оксида олова. Электроды, подающие на проводящий слой небольшое переменное напряжение, располагаются по углам экрана. При касании к такому экрану пальцем появляется утечка тока, которая регистрируется в четырех углах датчиками и передается в контроллер, который определяет координаты точки касания.

Преимущество таких экранов заключается в долговечности (около 6,5 лет нажатий с промежутком в одну секунду или порядка 200 млн. нажатий). Они обладают высокой прозрачностью (примерно 90%). Благодаря этим преимуществам, емкостные экраны уже с 2009 года активно начали вытеснять резистивные экраны.

Недостаток емкостных экранов заключается в том, что они плохо работают при отрицательных температурах, есть трудности с использованием таких экранов в перчатках. Если проводящее покрытие расположено на внешней поверхности, то экран является достаточно уязвимым, поэтому емкостные экраны применяются лишь в тех устройствах, которые защищены от непогоды.

Проекционно-емкостные экраны

Помимо поверхностно-емкостных экранов, существуют проекционно-емкостные экраны. Их отличие заключается в том, что на внутренней стороне экрана нанесена сетка электродов. Электрод, к которому прикасаются, вместе с телом человека образует конденсатор. Благодаря сетке, можно получить точные координаты касания. Проекционно-емкостный экран реагирует на касания в тонких перчатках.

Проекционно-емкостные экраны также обладают высокой прозрачностью (около 90%). Они долговечны и достаточно прочные, поэтому их широко применяют не только в персональной электронике, но и в автоматах, в том числе установленных на улице.

Автор статьи: Sergey Akishkin, Tatiana Kondratieva

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Проводник электроемкостью 10 пФ имеет заряд 600 нКл, а проводник электроемкостью

Условие задачи:

Проводник электроемкостью 10 пФ имеет заряд 600 нКл, а проводник электроемкостью 30 пФ имеет заряд -200 нКл. Найти потенциал проводников, если их соединить тонкой проволокой.

Задача №6.4.2 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(C_1=10\) пФ, \(q_1=600\) нКл, \(C_2=30\) пФ, \(q_2=-200\) нКл, \(\varphi-?\)

Решение задачи:

Всем известно, что если проводники соединить тонкой проволокой, то часть зарядов перетечет с одного проводника на другой и их потенциалы станут одинаковыми. Пусть \(\varphi_1\) и \(\varphi_2\) – это потенциалы проводников после соединения их проволокой, тогда:

\[{\varphi _1} = {\varphi _2}\;\;\;\;(1)\]

Обозначим конечный заряд на первом проводнике как \(q_{11}\), а на втором – как \(q_{12}\), тогда равенство (1) можно записать в следующем виде:

\[\frac{{{q_{11}}}}{{{C_1}}} = \frac{{{q_{12}}}}{{{C_2}}}\]

Откуда можно получить такое выражение:

\[{q_{12}} = {q_{11}}\frac{{{C_2}}}{{{C_1}}}\;\;\;\;(2)\]

Мы понимаем, что суммарный заряд на двух проводниках будет оставаться постоянным (благодаря закону сохранения заряда), он лишь перераспределиться между ними при соединении проволокой, поэтому верно следующее равенство:

\[{q_1} + {q_2} = {q_{11}} + {q_{12}}\]

Подставим в правую часть этого равенства ранее полученное выражение (2), тогда:

\[{q_1} + {q_2} = {q_{11}} + {q_{11}}\frac{{{C_2}}}{{{C_1}}}\]

В правой части этого равенство приведем слагаемые под общий знаменатель:

\[{q_1} + {q_2} = {q_{11}}\frac{{{C_1} + {C_2}}}{{{C_1}}}\]

Откуда мы получим формулу для определения конечного заряда \(q_{11}\) первого проводника:

\[{q_{11}} = \frac{{\left( {{q_1} + {q_2}} \right){C_1}}}{{{C_1} + {C_2}}}\;\;\;\;(3)\]

Было уже сказано, что потенциалы проводников будут одинаковы (смотри равенство (1)), поэтому достаточно найти потенциал хотя бы одного, например, первого, а это мы уже можем сделать по известной формуле:

\[{\varphi _1} = \frac{{{q_{11}}}}{{{C_1}}}\]

Подставим только сюда выражение (3) и получим решение этой задачи в общем виде:

\[{\varphi _1} = \frac{{\left( {{q_1} + {q_2}} \right){C_1}}}{{\left( {{C_1} + {C_2}} \right){C_1}}}\]

\[{\varphi _1} = \frac{{{q_1} + {q_2}}}{{{C_1} + {C_2}}}\]

Нам остается только посчитать численный ответ:

\[{\varphi _1} = \frac{{600 \cdot {{10}^{ – 9}} + \left( { – 200 \cdot {{10}^{ – 9}}} \right)}}{{10 \cdot {{10}^{ – 12}} + 30 \cdot {{10}^{ – 12}}}} = {10^4}\;В = 10\;кВ\]

Ответ: 10 кВ.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

При изменении емкости конденсатора на 100 пФ резонансная частота

Условие задачи:

При изменении емкости конденсатора на 100 пФ резонансная частота колебательного контура увеличилась от 0,2 до 0,25 МГц. Какой индуктивностью обладает контур?

Задача №9.12.5 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(\Delta C = 100\) пФ, \(\nu_1=0,2\) МГц, \(\nu_2=0,25\) МГц, \(L-?\)

Решение задачи:

Резонансная частота равна собственной частоте колебаний этого колебательного контура, поэтому её можно определить по формуле:

\[\nu = \frac{1}{{2\pi \sqrt {LC} }}\;\;\;\;(1)\]

В этой формуле \(L\) – индуктивность катушки, \(C\) – электроемкость конденсатора.

Из формулы (1) мы видим, что зависимость между электроемкостью контура и резонансной частотой контура обратно пропорциональная. { – 3}}\;Гн = 2,3\;мГн\]

Ответ: 2,3 мГн.

Физический факультет

«Иркутская TAIGA проверит физику на прочность», научно-популярный журнал «Стимул», апрель 2021 г.

Физический факультет ИГУ готовит медицинских физиков, АС Байкал ТВ Новости, февраль 2021 г.

«Новый робот-телескоп системы «Мастер» установлен на Тункинском полигоне ИГУ», АС Байкал ТВ Новости, декабрь 2021 г.

«Памяти профессора Ю.В. Парфенова», газета «Иркутский университет», 18.11.2020

Доцент физического факультета ИГУ Д. Климушкин провел лекцию для участников проекта «Ближе к звездам», ИА «Глагол. Иркутское обозрение», 21.02.2019

О Международной Байкальской летней школе по физике элементарных частиц и астрофизике 2018 г.

, спецвыпуск «Молодежь и наука» еженедельника Объединенного института ядерных исследований, август 2018 г.

Проект гамма-обсерватории TAIGA войдет в дорожную карту по научному сотрудничеству России и Германии, ИА «Байкал24», 29.12.2017

Московский и Иркутский государственный университеты в 2018 году заменят роботы-телескопы МАСТЕР, ИА «Интерфакс-Россия», 27.12.2017

Ученые-физики ИГУ принимали участие в открытии мирового уровня, ИА Сибирские Новости, IrkSib.ru, 17.11.2017

Ученые-физики ИГУ познакомили журналистов с крупнейшей в мире гамма-обсерваторией TAIGA, строительство которой ведется в Тункинской долине, газета «Пятница», 01.09.2017

Работа иркутских физиков опубликована в авторитетном журнале, ИА
Байкал Инфо, SmartBabr, 02. 08.2017

На Байкале строят второй кластер нейтринного телескопа, телеканал Культура, 31.03.2017

Директор НИИ Прикладной физики, декан физического факультета Н.М. Буднев об установке второго кластера нейтринного детектора на Байкале, ИА ТАСС, Альтаир, REGNUM, 17.02.2017

Три проекта физиков ИГУ стали победителями конкурса госзадания, ИГУ стал единственным в Приангарье вузом, победившим в федеральном конкурсе научных проектов, ИА Байкал Инфо, Телеинформ, 12.01.2017

Астрофизики ИГУ участвуют в создании компьютера будущего, телеканал ИГТРК, Вести-Иркутск

, 21.10.2016

О строительстве гамма-телескопа Тунка–HiSCORE на астрофизическом полигоне ИГУ, телеканал Россия 1, октябрь 2016

Интервью с деканом Н.

М. Будневым: «Наше предназначение – изучение дальнего космоса», ИА «Байкал24», 12.09.2016

Обсерваторию мирового масштаба строят в Тункинской долине, телеканал ИГТРК, Вести-Иркутск, 11.09.2016

Студенты-физики ИГУ разработали проект инновационного спектрометра, ИА «Байкал24», «БайкалИнформ», 19.11.2015

Ученый-физик ИГУ Алексей Растегин опубликовал свою статью в английском научном журнале, ИА «Телеинформ», 12.11.2015

Лекции известного астрофизика Размика Мирзояна пройдут на физическом факультете ИГУ,
Вести-Иркутск, ИА «Интерфакс-Россия», 06.10.2015

Ученые-физики ИГУ соорганизаторы Международной Байкальской школы физики, ИА «IrkutskMedia», ИП «Байкал24.Наука», 15.09.2015

Проект физиков Иркутского государственного университета поддержан РНФ, ИА Усолье. Инфо, 13.08.2015

Школа для физиков на Байкале (о работе 15-ой ежегодной Международной Байкальской летней школе по физике элементарных частиц и астрофизике), телеканал ИГТРК, Вести-Иркутск, 17.07.2015

«Черные дыры и темная материя в Больших Котах» (о работе 15-ой ежегодной Международной Байкальской летней школе по физике элементарных частиц и астрофизике), газета «Иркутский университет», 17.07.2015

«Физика — это не просто наука» (физический факультет провел интеллектуальную игру «Брейн-ринг. Знатоки физики»), газета «Иркутский университет», 15.06.2015

К 80-летию профессора кафедры общей физики ИГУ Гелия Вениаминовича Павлинского, журнал «Аналитика и контроль» №1, 2015

Сотрудник НИИ ПФ ИГУ участвовал в монтаже телескопа сети МАСТЕР в ЮАР, ИА Телеинформ, Сибинформ.com, Интерфакс — Россия, 26.12.2014

Сергей Язев рассказал о метеоритном потоке Гемениды, Байкал Инфо, БайкалПост, Комсомольская правда в Иркутске, 10.

12.2014

Зам. директора НИИ ПФ ИГУ Андрей Танаев выступит на фестивале «РобоСиб-2014» с презентацией научно-исследовательского проекта ТАЙГА, Иркутская торговая газета, Популярная механика, 25.11.2014

О строительстве гамма-телескопа на Астрофизическом полигоне ИГУ,
и-Маш, 05.11.2014

Студент физического факультета ИГУ завоевал «золото» на чемпионате мира по панкратиону, интернет-газета Hot, UlanMedia, Тивиком, Lenta.ru, ВК Пресс, Новости нанотехнологий и нанобизнеса, Tuday.ru, ИА Телеинформ, 28.10.2014

В Тункинской долине продолжается строительство крупнейшего в мире гамма-телескопа, телеканал ИГТРК, Вести-Иркутск, 20.10.2014

Интервью с деканом, профессором Н.М. Будневым, газета «Иркутский университет», 03. 10.2014

Профессор кафедры теоретической физики С.И. Синеговский об участие в известных конференциях летом 2014 г., газета «Иркутский университет» , 12.09.2014

Магистранты физического факультета ИГУ В. Калашников и Л.Чернигов об участии в в стартап-школе «Тайга», полученном патенте на программу ЭВМ и новом портале по организации событий и оперативном уведомлении о них участников и гостей, газета «Иркутский университет», 12.09.2014

«Николай Буднев: работы по строительству гамма-обсерватории в Тункинской долине ведутся непрерывно», ИА «МК-Байкал», 16.06.2014

«Размик Мирзоян: Телескоп в Тунке будет в пять раз дешевле, чем в Европе», ИА «Байкал24», 05.06.2014

На Тункинском астрофизическом полигоне ИГУ в рамках мегапроекта в этом году построят более 50 уникальных детекторов, ИА «Байкал24», 05.06.2014

Декан физического факультета ИГУ, д.физ.-мат.н., профессор Н. М. Буднев о мегапроекте «Гамма-астрономия мульти-ТэВных энергий и происхождение Галактических космических лучей» и трудностях проведения научных исследований на средства грантов, ИА «Байкал24», 05.06.2014

Физический факультет и НИИ ПФ посетил соруководитель научного проекта «Гамма-астрономия мульти-ТэВных энергий и происхождение Галактических космических лучей» Р. Мирзонян, ИА «Байкал24», «МК Байкал», 30.05.2014

Конференция школьников «Человек и Космос» прошла при участии физического факультета, газета «Наука в Сибири», 17.04.2014

Студент физического факультета ИГУ И. Галкин разработал в соцсетях группу для обмена вещами, телеканал ИГТРК, 02.04.2014

Физический факультет ИГУ 2 марта приглашает на День открытых дверей, ИА «Телеинформ», ИА «IrkutskMedia», «Сибинформ.com», «Бабр», ИА «БайкалИнформ», Твой Иркутск, 28. 02.2014

Студенты физического факультета отметят масленицу скоростным поеданием блинов и спортивными состязаниями, ИА «Телеинформ», ИА «Байкал24», 28.02.2014

Работа сотрудника астрономической обсерватории ИГУ, выпускника физического факультета К.Иванова заняла первое место на конференции молодых ученых, ИП «Байкал24.Наука», 13.09.2013

Декан физического факультета ИГУ, профессор Николай Буднев и профессор кафедры теоретической физики ИГУ Сергей Синеговский выступили с докладами на Международной конференции в Рио-де-Жанейро, ИА «Телеинформ», ИП «Байкал24.Наука», ИА IrkutskMedia.ru, 09.08.2013

45 лет астрофизическому полигону ИГУ в Тункинской долине (его основателем стал радиофизик, профессор физического факультета ИГУ Валерий Поляков), телеканал АИСТ, ИА «Телеинформ», ИП «Байкал24», ИА IrkutskMedia. ru, газета «Иркутская торговая газета», 26.06.2013

Алкидные эмали ГФ-1426, ГФ-92, ГФ-1147, ПФ-115.

Алкидные эмали на рынке ЛКМ занимают самую распространенную категорию лакокрасочных материалов.

«Алкид» отражает состав и химическую природу пленкообразователя ЛКМ — алкидной смолы, получаемой поликонденсацией многоатомных спиртов (глицерина или пентаэритрита) с ортофталевой кислотой. Для придания эластичности хрупким алкидным смолам в их состав вводят растительные масла. В качестве растворителей чаще всего используются ароматические (ксилол, сольвент) или алифатические (уайт-спирит, нефрас С4 150/200) углеводороды.

Алкидные эмали обладают хорошими физико-механическими свойствами (адгезией к подложке, эластичностью, прочностью при ударе), а также удовлетворительной атмосферостойкостью и стойкостью к статическому воздействию воды, индустриального масла, бензина. К недостаткам алкидных эмалей можно отнести относительно низкую твердость покрытия и склонность алкидов к пожелтению под воздействием ультрафиолета.

Для улучшения отдельных показателей конечных эмалей (снижение времени высыхания, улучшение твердости, атмосферостойкости, износостойкости покрытий, повышение стойкости к агрессивным средам) алкидные смолы модифицируют другими пленкообразователями – акриловыми, полиуретановыми, меламиноформальдегидными и эпоксидными смолами, стиролом.

Алкидные эмали оптом от компании «Химтэк»

Ассортимент алкидных эмалей достаточно широк, поэтому перечислим несколько наиболее распространенных марок:

Эмаль ГФ-1426 (ГОСТ 6745-79) – используется военно-промышленным комплексом для окраски деревянных и металлических снарядных и патронных ящиков.

Эмали ГФ-92 (ГОСТ 9151-75) горячей и холодной сушки — предназначены для покрытия и отделки обмоток и окраски подвижных (роторов) и неподвижных (статоров) частей электрических машин и аппаратов. Наиболее часто применяются для окраски двигателей электровозов.

Эмали ГФ-1147 и ПФ-1147 (ТУ 6-101361-78) — используются военно-промышленным комплексом для окраски кабин , облицовочных деталей и платформ автомобильной спецтехники .

Эмаль ПФ-115 (ГОСТ 6465-76) известная и широко применяемая алкидная эмаль, применяемая для окраски предварительно загрунтованных и не загрунтованных металлических, деревянных и других поверхностей, эксплуатирующихся как в условиях открытой атмосферы, так и внутри помещений.

ПО «Хитмэк» предлагает своим потребителям купить алкидные эмали оптом и в розницу по отличным ценам. Доставка ЛКМ возможна любым видом транспортного средства по всей России. Мы поставляем продукцию на выгодных для вас условиях и готовы помочь Вам в выборе. Звоните по телефону 8-800-500-52-11 и наши менеджеры вас проконсультируют по всем вопросам.

Вместе с этим читают

Защита от коррозии. Противокоррозионные грунтовки и грунт-эмали ГФ-021, ГФ-0163, ФЛ-03к, ЭФ-065, ЭП-0199, ХВ-0278

Качественные эпоксидные грунтовки ЭП-0199, ЭП-0280, ЭП-0228

Получено положительное заключение на Эмаль ГФ-1426 и Эмаль ПФ-1147

Лидия Ивановна Ильенко

Декан педиатрического факультета (ПФ) РНИМУ им. Н.И. Пирогова, профессор, заведующая кафедрой госпитальной педиатрии № 2 ПФ, заслуженный врач РФ, выпускница ПФ 2-го МОЛГМИ 1975 года.

— В 2020 году самое важное событие на факультете — 90-летие с момента его основания. С какими достижениями он подходит к этой дате?

— Я уже, наверное, считаюсь ветераном педиатрического факультета и могу с уверенностью сказать: история у нас славная. В России ни много ни мало 60 ПФ. Наш — самый первый. Мы с гордостью несем звание «первый» (за которым идет наименование «лучший») — и все 90 лет оно с нами. Наши выпускники гордятся тем, что они здесь учились. Все, кто сюда поступил, выбрали педиатрический факультет РНИМУ именно потому, что он первый и лучший.

За 90 лет ПФ возглавляли 18 деканов, в том числе: профессор Галина Андреевна Самсыгина — известный неонатолог; член-корреспондент РАМН Наталья Сергеевна Кисляк — основательница детской гематологии; профессор Евгений Петрович Кузнечихин — детский травматолог; академик РАН Наталья Валентиновна Полунина — организатор здравоохранения; профессор Галина Николаевна Буслаева, с которой мы вместе учились в институте, — моя предшественница на посту декана.

На кафедрах нашего факультета работают самые передовые и эрудированные преподаватели, высококвалифицированные и профессионально грамотные врачи, ведущие и всемирно известные ученые по всем направлениям теоретической и практической медицины, в том числе педиатрического, терапевтического, хирургического и узкого профиля. И конечно, все они являются педагогами. Это очень важно, можно быть хорошим врачом и не быть учителем: передача знаний в педиатрии — не только «технологический процесс», то есть от одного человека к другому. Мы передаем нашим студентам еще и ремесло, отношение к профессии и компетенции. Я с уверенностью могу сказать, что у нас лучшие педагоги.

За всю огромную историю факультета здесь работали уникальные харизматические лидеры направлений, основатели научных школ, которые много сделали для развития различных отраслей педиатрии. Эти классические взгляды, труды, подходы мы ни в коем случае не должны утратить. Напротив, мы будем продолжать их развивать в соответствии с современными достижениями в медицине.

В настоящий момент на факультете работают 12 академиков и членов-корреспондентов РАН. Среди них: Василий Федорович Учайкин, автор учебников по детским инфекциям, основатель научной школы, президент Ассоциации педиатров-инфекционистов, академик РАН; Галина Михайловна Савельева, почетный заведующий кафедрой акушерства и гинекологии, академик РАН, Герой Труда РФ, известный во всем мире специалист; Игорь Иванович Затевахин, основатель школы сосудистых хирургов, заведующий кафедрой факультетской хирургии, академик РАН; Евгений Иванович Сидоренко, ведущий детский офтальмолог, заведующий кафедрой офтальмологии педиатрического факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова, член-корреспондент РАН; Александр Григорьевич Чучалин, заведующий кафедрой госпитальной терапии, лидер респираторной медицины и создатель терапевтической школы, выпускник ПФ Университета, и многие другие.

— Почему вообще возникла необходимость в создании педиатрического факультета?

— Создание педиатрического факультета в нашей стране было вызвано суровой реальностью, которая характеризовалась крайне неблагоприятными показателями здоровья детей и женщин: к середине 30-х годов прошлого века уровень младенческой и материнской смертности оставался высоким. Каждый четвертый родившийся ребенок умирал, не прожив первого года. В связи с этим назрела необходимость создать систему охраны материнства и младенчества, включающую в себя наряду с открытием медучреждений подготовку кадров для оказания лечебно-профилактической помощи женщинам и детям. Поэтому особенно остро встал вопрос об организации специального факультета. И в 1930 году впервые в мировой практике в медицинском институте появился факультет охраны материнства, младенчества и детства. Набор на 1-й курс завершился 1 октября. Потребность в педиатрах была столь высока, что в 1932 году состоялся выпуск врачей за счет привлечения студентов старших курсов, обучавшихся на лечебном факультете. Среди первых выпускников была и Нина Ивановна Нисевич — академик РАМН. Ее имя золотыми буквами вписано в историю Университета.

Наш ПФ явился родоначальником аналогичных факультетов в РФ (в 37 вузах), в странах СНГ, а также последипломного педиатрического образования во всех странах мира.

— В начале XXI века в России сложилась ситуация, когда педиатрическое образование было под вопросом: предлагалось перейти на западный образец системы здравоохранения, передав функции детских докторов врачам общей практики. Почему, на Ваш взгляд, этого делать нельзя?

— Этого нельзя делать по той простой причине, что студенты педиатрического факультета, начиная с первых дней обучения, уже ощущают себя будущими детскими врачами. На кафедре нормальной анатомии они изучают особенности не только ребенка, но и нашего внутриутробного пациента. На кафедре правоведения студенты узнают о законах (причем представленных в разных документах), которые защищают детей. Будущие педиатры также постепенно привыкают к мысли, что ребенок — это не маленький взрослый, а развивающийся организм. Врач должен хорошо знать этапы формирования человека, начиная с внутриутробного развития. Таким образом, к тому времени, когда наши студенты дойдут до клинических кафедр и станут изучать собственно клинические педиатрические дисциплины (пропедевтику детских болезней, факультетскую педиатрию, детскую хирургию и так далее), они уже много знают о ребенке. Подчеркну: в ходе получения базового образования педиатрия изучается не как предмет, а как образ мыслей, жизни и даже как политика. Мы должны не только лечить, но и вырастить здорового ребенка. Вот в этом и заключена основная миссия педиатра. Каждый день он решает множество глобальных вопросов: «Что надо сделать, чтобы конкретный ребенок вырос здоровым?», «Как помочь тому, кто родился с патологиями, чтобы максимально скомпенсировать его состояние, чтобы он меньше болел и не стал инвалидом?» Поэтому обучение по педиатрическому профилю ведется с 1-го курса. Этого нельзя сделать даже за год или два, а тем более за двухнедельный цикл по детским болезням. У нас же и непедиатрические кафедры имеют особую программу для преподавания студентам ПФ. Например, Александр Вячеславович Сажин, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой факультетской хирургии № 1 лечебного факультета, написал учебник по общей хирургии для учащихся на ПФ. Кафедры терапевтического профиля, где обучаются наши студенты, обязательно обращаются к самому главному вопросу: практически все «взрослые» болезни, за исключением травмы, чаще всего имеют свои корни в раннем возрасте. Поэтому педиатры могут сыграть свою роль в профилактике целого ряда социально значимых заболеваний. Зная это, мы добились того, что даже непрофильные кафедры имеют отдельные программы для студентов нашего факультета, максимально насыщая их педиатрическими составляющими.

— Можно ли утверждать, что педиатрическое сообщество по духу тоже отличается?

— Конечно. Отличаются даже студенты: когда заходишь в группу, можно сразу определить, что перед тобой — будущие педиатры. Мы с первого курса учим их особому медицинскому стилю и правилам поведения, необходимым врачу. Будущие педиатры часто находятся в больницах, где лежат тяжелые дети, от которых не отходят родители, пребывающие в состоянии постоянного стресса, и поэтому студенты должны знать, как с ними общаться. Безупречное поведение и медицинский стиль они обязаны демонстрировать везде — это самое главное. При общении с пациентами значение имеет все: как вы ходите, как одеты и даже как пахнете, не говоря уже о том, как вы начинаете разговор с родителями. В идеале — когда врач и родители становятся креативной организацией, которая создается не только для того, чтобы вылечить ребенка от конкретного заболевания, но и чтобы дальше его вести, наблюдать за его здоровьем. Если у маленького пациента есть свой доктор, можно сказать, что ему очень повезло.

— Будущие педиатры — какие они?

— Начну издалека: раньше в школе были вожатые, ими могли стать даже пятиклассники, готовые отдать свое свободное время первоклашкам, чтобы научить, как надо заниматься и правильно себя вести, рассказать о своих ошибках. А если человек не хочет воспитывать, помогать маленьким, руководить ими, его никогда не назначат на такую должность. Поэтому в вожатые идут далеко не все, только по велению сердца. И как раз эти люди наиболее близки к педагогическому и педиатрическому образованию. Такие ребята обладают соответствующими душевными качествами, а также нестандартным мышлением. Наблюдая долгие годы за студентами, я не могу с уверенностью сказать, как формируется особая душевная чуткость. Иногда это ребята из многодетных семей или, наоборот, те, кто растет один, но очень сожалеет, что у него нет родных братьев или сестер. Мне кажется, что это все-таки внутренняя потребность — помогать детям и заботиться о них. С каждым годом у нас становится все больше студентов, которые приходят сразу на педиатрический факультет, подтверждая свой уверенный выбор подлинниками документов об образовании и согласием на зачисление. Это говорит о том, что они не рассматривают ПФ на крайний случай (если не поступят на лечебный), и свидетельствует о душевной зрелости и мотивации будущих врачей.

— Лидия Ивановна, расскажите, как Вы воспитываете будущих детских врачей?

— В Университете хорошо развита внеучебная деятельность. На нашем факультете традиционно особенно много (не менее 20 %) студентов с певческой, музыкальной, хореографической подготовкой. В течение года у нас проводятся культурно-массовые мероприятия разной направленности согласно плану, которому мы строго следуем. Кроме того, мне бы хотелось рассказать о таком разделе работы, как программа «Здоровый ребенок — семье, здоровый ребенок — Москве, здоровый ребенок — России и всему миру!». Студенты о ней знают. Эта достаточно обширная программа направлена на улучшение взаимодействия между врачами и родителями детей, которые родились с различными факторами перинатального риска. Мы проводим для них как официально утвержденные нашим государством праздники, так и те, которые сами захотим. Например, организуем концерт с поздравлениями и добрыми пожеланиями мамам. Особенность этого мероприятия в том, что артисты — те дети, которых мы вылечили и выходили, потому что они родились с низкой или экстремально низкой массой тела. На клинических базах Университета помогают таким пациентам догнать своих сверстников в развитии, и наступает момент, когда их силами можно организовать концерт.

Есть праздники, которые мы отмечаем из года в год: например, День матери, Международный день преждевременно родившегося (недоношенного) ребенка, который традиционно проводится 17 ноября, День защиты детей. Мы также устраиваем свои мероприятия в Неделю грудного вскармливания (первая неделя августа). Формат их может быть разным, но неизменно организуем встречи с врачами — ведущими специалистами в своей области: лекции, консультации, вечер вопросов и ответов. Концерты, в которых участвуют и наши талантливые студенты, тоже особенные. Принимая во внимание тот факт, что современные молодые матери, будучи маленькими, мало играли игрушками, уже в шестимесячном возрасте получая в руки мобильный телефон или гаджет.

К сожалению, традиции воспитания детей сегодня практически утрачены. Современные мамы зачастую не знают ни одной колыбельной, ни одного ритмического стиха или песенки. Поэтому мы сегодня проводим так называемые развивающие концерты, где участвуют наши талантливые студенты, на которые приглашаем фольклорный ансамбль, исполняющий колыбельные, потешки, частушки. Ритмическая музыка для маленьких пациентов имеет большое значение. По нашим наблюдениям, для выхаживания недоношенных детей важную роль играет не фортепианная, а именно скрипичная музыка. И когда на этих праздниках играет на скрипке наш маэстро, родители видят, что ребята, даже малыши с синдромом Дауна, задержкой развития, реагируют моментально. Более того, они слушают концерт с большим удовольствием. Родители, наблюдая за их реакцией, начинают использовать музыку в воспитании детей, сами поют им колыбельные. И мы, врачи, через некоторое время видим плоды нашей просветительской работы.

— Лидия Ивановна, почему Вы остановились именно на педиатрическом факультете?

— Я как раз из категории вожатых. Тем не менее после окончания школы передо мной стоял выбор: журналистика, ветеринария или педиатрия. В итоге я решила стать детским врачом. Когда я пришла в институт, родной 2-й МОЛГМИ им. Н. И. Пирогова, помимо учебы, сразу начала заниматься общественной деятельностью. Председателем студенческого профкома у нас был Александр Григорьевич Румянцев, ныне академик РАН, президент НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева и Национального общества детских гематологов и онкологов. Под его руководством я сначала была руководителем учебно-воспитательной комиссии, которая отвечала за успеваемость студентов, а потом занималась направлением, посвященным их здоровью. Каждый учащийся, у кого имелись подобные проблемы, попадал в поле зрения профсоюзного комитета.

— Как Вы выбрали неонатологию?

— Я занима лась на кафедре Вячеслава Александровича Таболина, академика РАМН, который создал неонатологию как направление, посещала студенческий научный кружок (СНК) кафедры госпитальной педиатрии № 1. Поэтому в выборе специализации у меня не было других вариантов. (Улыбается.). Кстати, я рассматривала для себя направление по организации здравоохранения — некоторое время посещала СНК этой кафедры, но неонатология все же перевесила.

— Вся Ваша профессиональная деятельность связана со Вторым медом, и Вы можете сравнить разные поколения студентов. Чем они отличаются?

— У современных детей преобладает клиповое мышление, что значительно затрудняет процесс получения знаний. Они не владеют эффективными навыками чтения: не могут, например, прочитав главу, закрыть книгу и пересказать материал. А как же получать образование в медицинском институте? В помощь им я в свое время в соавторстве с Надеждой Михайловной Филичкиной написала брошюру «Как учиться эффективно» — это был мой ответ ЕГЭ, потому что этот экзамен полностью нивелирует анализ прочитанного. Я утверждаю, что ум и память — как мышца, которую можно натренировать. Некоторые первокурсники могут сначала прочитать и пересказать один абзац, другие — половину страницы. Ничего страшного! В своей брошюре я разбираю виды чтения и объясняю, что необходимо понять изложенный материал, а это можно сделать, только вчитавшись в текст, а не просто скользить глазами по книге. Более того, надо в себе воспитать любовь к литературе, к самому процессу чтения, потому что информация, полученная из издания, — это сведения, добытые самостоятельно, что важно. Все это следует формировать, а мои студенты хорошо знают, что любая привычка вырабатывается в среднем за 21 день. Спустя это время они, при условии ежедневных занятий, будут уже читать внимательно, анализировать прочитанное и пересказывать. Потом их ждет следующий этап — суметь критически осмыслить то, что прочитал. Но это уже прерогатива старших курсов. Всему перечисленному можно научить.

Детский врач должен нравиться, вызывать доверие. Иначе говоря, надо покорить пациента манерой говорить, выглядеть. Только доверие к врачу сделает лечение наиболее эффективным. Доктору, особенно педиатру, необходимо быть обаятельным, умным, добрым. Он должен уметь внимательно слушать и хорошо говорить: настроить на оптимистический лад, не сказав при этом ничего лишнего. Ведь даже при самом тяжелом прогнозе у ребенка можно найти что-то позитивное для родителей. На педиатрическом факультете мы как раз придаем большое значение прогнозу, профилактике и реабилитации маленьких пациентов. Это прогностический сценарий развития ребенка — для всех его органов и систем, включая его психику. Родители должны понимать особенности их малыша. Важно создание индивидуальной траектории для его развития и воспитания. Все это нужно знать будущим врачам, поэтому брошюра «Как учиться эффективно» и была написана. Она выдержала не одно издание, ее раскупали студенты, аспиранты и их родители. В свое время брошюра публиковалась из номера в номер в нашей «Университетской газете», и учащиеся с удовольствием ее читали.

— Вы сказали, что прежние и нынешние студенты отличаются умением читать. Важна ли для воспитания будущего детского врача художественная литература?

— Разумеется. Именно чтение делает человека образованным. Есть даже списки: например, «100 книг, которые должен прочитать интеллигентный человек». Сто изданий — это не так много. Я не требую, чтобы студент прочитал все эти книги за годы обучения. Он хотя бы должен знать о таком списке — пусть это будет долгосрочной программой. Я хочу, чтобы будущие врачи задали себе вопрос: «Как мы можем себя называть интеллигентными людьми с университетским образованием, не читая книг?» Отдельно нужно остановиться на художественной литературе, которую обязательно должен прочитать педиатр. Например, книга Анатолия Алексина «Раздел имущества». Это ода бабушке.

Вообще, «институт бабушек» — важное звено в воспитании здоровых детей. Если у человека есть бабушка, считай, что в его распоряжении собственная армия. Это важный ресурс, на который мы, врачи, тоже должны опираться. У бабушек больше времени на уход за ребенком, когда, например, он болеет. Они владеют всей информацией, могут ответить на любой вопрос, потому что наблюдают того, кого любят, и подмечают абсолютно все детали развития и состояния здоровья. К сожалению, нередко молодые семьи не хотят ни под кого подстраиваться, им легче обратиться к постороннему человеку, к помощницам. Часто можно видеть такую картину: няня сидит и делает себе маникюр, ребенок предоставлен сам себе, а ей все равно. Бабушка — это совсем другое. И если у нас такой институт будет расширяться, то и показатели здоровья детей улучшатся. Произведение Анатолия Алексина — это и гимн бабушке, и наглядное пособие, как нужно ухаживать за ребенком, реабилитировать его, даже если диагноз очень тяжелый.

Так что хочется обратиться к молодому поколению врачей — читайте книги, которые облагораживают душу, воспитывают, возвышают, читайте много!

— В XXI веке наш педиатрический факультет продолжает удерживать лидерские позиции. На Ваш взгляд, в чем секрет?

— Во-первых, абсолютно все кафедры занимались разными научными изысканиями, помимо преподавательской работы. Например, Наталья Сергеевна Кисляк, заведующая кафедрой факультетской педиатрии, член-корреспондент РАМН, внесла большой вклад в детскую гематологию. По ее инициативе было открыто первое отделение для пациентов с заболеваниями крови в Морозовской больнице. Вячеслав Александрович Таболин, повторюсь, стал основателем неонатологии, а также много занимался наследственными болезнями. С разработок нашей кафедры пропедевтики детских болезней под руководством члена-корреспондента РАМН Андрея Владимировича Мазурина берет свое начало такое важное направление, как детская гастроэнтерология. Учителем многих поколений детских неврологов стал Левон Оганесович Бадалян — академик РАН. Как видите, что ни кафедра, то научная школа. И это закономерно: у каждого должна быть своя научная задача; достижения — наше достояние.

Во-вторых, в клиниках концентрируются дети с самыми тяжелыми патологиями. Неслучайно именно на нашей клинической базе в ДГКБ № 13 им. Н.Ф. Филатова появилось первое отделение патологии новорожденных, вдохновителями создания которого были профессор Мария Федоровна Дещекина, проработавшая деканом педиатрического факультета 14 лет, и известный неонатолог Клара Георгиевна Карасева. Всегда на передовых позициях наши хирурги: они впервые стали оперировать совсем маленьких детей — новорожденных, недоношенных. Ребенок требует особого отношения, это продиктовано особенностями его лечения — и терапевтического, и хирургического. Так сформировалась научная школа на базе первой в стране кафедры детской хирургии, которой более 40 лет руководил Юрий Федорович Исаков — академик РАН, ведущий хирург. Огромный вклад в это направление внесли выдающиеся кафедральные сотрудники, в том числе: академики РАМН Эдуард Александрович Степанов, Виктор Аркадьевич Михельсон, профессора Вячеслав Иванович и Алексей Вячеславович Гераськины, Татьяна Васильевна Красовская и сегодняшний лидер направления — член-корреспондент РАН Александр Юрьевич Разумовский.

В-третьих, многое зависит и от финансовых вливаний: чем больше денег вкладывается в педиатрию для покупки современного достойного оборудования, в расширение лабораторной базы, генетических исследований, тем лучше будет результат.

— Есть ли такие примеры, когда педиатрический факультет действительно повлиял на практическую медицину?

— Одно из наиболее значимых достижений последнего времени педиатрического факультета — создание и проведение Ежегодной московской городской конференции «Лекарство и дети», посвященной актуальным вопросам клинической фармакологии и педиатрии, которая впервые состоялась три года назад. Миссией ее была идея «повернуть лицом» Министерство промышленности и торговли, которое отвечает за отечественное фармацевтическое производство, к запросам всех специалистов, оказывающих помощь детям. В результате дело сдвинулось с мертвой точки, и сейчас мы вместе с технологами разрабатываем восемь новых препаратов. С нашей подачи уже выпущены детские ректальные обезболивающие свечи — они очень нужны. Отмечу, что для детей могут использоваться определенные лекарственные формы: свечи, растворы, в том числе для сублингвального применения.

Практически все наши кафедры принимают участие в этой работе, у нас заключен договор с Государственным институтом лекарственных средств и надлежащих практик (ГИЛС и НП), который имеет свою базу для приготовления препаратов. Технологи ГИЛС и НП прониклись желанием помочь врачам, дав им в руки детские формы необходимых лекарств, и надеемся, все вместе мы сумеем помочь и маленьким пациентам!

— Лидия Ивановна, какие поздравления Вы хотели бы передать в связи с юбилеем факультета?

— Всем, кто работает на педиатрическом факультете, мне хочется пожелать одного — осознания важности этой миссии: подготовки следующего поколения педиатров. Может быть, все мы, педагоги, родились для того, чтобы не просто лечить детей, а воспитывать будущих детских врачей! И мне очень хочется, чтобы все преподаватели, не только профильных педиатрических дисциплин, но и фундаментальных (физики, философии и т. т.д.), тоже ощущали себя людьми, которые заняты благородным, очень важным и ответственным делом — подготовкой педиатров. Потому что именно в руках детских врачей находится будущее страны, а следовательно, наш ПФ — факультет стратегического значения!

Физики зафиксировали самое краткое событие в истории науки

Учёные экспериментально измерили продолжительность самого краткого события в истории науки. Речь идёт о прохождении рентгеновского фотона через молекулу водорода, которое продолжалось всего 247 зептосекунд. Во Вселенной есть и более скоротечные процессы, но это самый быстрый, длительность которого когда-либо определялась в эксперименте.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science.

Одна зептосекунда – это 10^-21 (то есть одна миллиардная от одной триллионной доли) секунды. Всего 247 зептосекунд понадобилось кванту (фотону) рентгеновского излучения, чтобы пересечь молекулу водорода. Рентгеновское излучение было выбрано из-за особенностей эксперимента, о которых мы расскажем ниже.

Немудрено, что фотон преодолел эту дистанцию так быстро. Молекула водорода даже меньше молекулы воды, а ведь в стакане больше молекул воды, чем стаканов воды в Мировом океане. Между тем рентгеновские лучи, как и свет, движутся с максимально возможной по законам физики скоростью – 300 тысяч километров в секунду.

Удивляет то, что физики сумели измерить такой ничтожный промежуток времени.

Физики измерили время, которое требуется фотону, чтобы пересечь молекулу.

Напомним, что в молекуле водорода H₂ два электрона. Учёные подобрали энергию кванта так, чтобы он выбивал из молекулы оба электрона (именно поэтому понадобилось рентгеновское излучение, кванты которого имеют достаточно высокую энергию). Сначала молекулу покинул один электрон, потом другой. Между этими событиями прошло 247 зептосекунд, которые понадобились фотону, чтобы добраться от одного электрона до другого.
Разумеется, ни по какому секундомеру засечь такой промежуток времени невозможно. Однако исследователи воспользовались тем, что электрон, как и любая элементарная частица, имеет свойства волны. Они зафиксировали интерференцию (наложение друг на друга) волн обоих выбитых из молекулы электронов. По картине интерференции физики восстановили время, которое прошло между «выходами» двух электронов из молекулы.
Новый рекорд в несколько раз превышает предыдущий, установленный в 2016 году. Тогда исследователи измерили время, которое требуется фотону, чтобы выбить электрон из атома гелия (850 зептосекунд).
Разумеется, учёные – не спортсмены. Их интересуют не рекорды сами по себе, а тонкие детали процессов, происходящих в молекуле. А уж это знание может помочь в создании новых материалов, лекарств и инновационной электроники.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали об аттосекундном лазере, позволившем заглянуть в самые глубины атома. Также мы писали о самой быстрой в мире камере. Сообщали мы и о самом редком событии, когда-либо наблюдавшемся наукой.
Конвертер фарада [Ф] в пикофарад [пФ] • Конвертер емкости • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц
Конвертер длины и расстоянияМассовый конвертерКонвертер сухого объёма и общих измерений при варке Конвертер рабочих характеристикПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный преобразователь скорости и скоростиКонвертер углового КПД, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурс обмена валютЖенская одежда и размеры обувиКонвертер мужской одежды и размеров обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер удельного ускорения углового ускорения Преобразователь момента силы Преобразователь крутящего момента Преобразователь удельной энергии, теплоты сгорания (на массу) Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на единицу массы). Конвертер температурного интервалаКонвертер температурного интервалаКонвертер теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиКонвертер плотности тепла, плотности пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициентов теплопередачиКонвертер абсолютного абсолютного расходаПреобразователь массового расходаКонвертер молярной скорости потока Конвертер вязкостиПреобразователь поверхностного натяженияКонвертер проницаемости, проницаемости, проницаемости водяного параКонвертер скорости передачи водяных паровКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияПреобразователь яркостиПреобразователь световой интенсивностиКонвертер яркостиЦифровой преобразователь разрешения изображенияПреобразователь оптической частоты и длины волны Мощность (диоптрия) в Ма Конвертер gnification (X )Преобразователь электрического зарядаПреобразователь линейной плотности зарядаПреобразователь плотности поверхностного зарядаПреобразователь уровня объёмного зарядаПреобразователь электрического токаЛинейный преобразователь плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельного электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимости дБм, дБВ, ватт и другие единицыПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Конвертер радиоактивного распада Конвертер радиоактивного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровой визуализации Конвертер единиц измерения объема древесины Конвертер молярной массы Периодическая таблица
Экран сенсора этого планшета выполнен с использованием технологии проекции емкости
Обзор
Измерение емкости конденсатора с номинальной емкостью 10 мкФ , используя осциллограф мультиметра.
Емкость — это физическая величина, которая представляет способность проводника накапливать заряд.Он находится путем деления величины электрического заряда на разность потенциалов между проводниками:
C = Q / ∆φ
Здесь Q — электрический заряд, который измеряется в кулонах (Кл), а ∆φ — разность потенциалов, измеряемая в вольтах (В).
Емкость измеряется в фарадах (Ф) в СИ. Этот блок назван в честь британского физика Майкла Фарадея.
Один фарад представляет собой чрезвычайно большую емкость для изолированного проводника.Например, изолированный металлический шар с радиусом в 13 раз больше, чем у Солнца, будет иметь емкость в одну фарад, а емкость металлического шара с радиусом Земли будет около 710 микрофарад (мкФ).
Поскольку один фарад является такой большой величиной, используются меньшие единицы, такие как микрофарад (мкФ), что соответствует одной миллионной фарада, нанофарад (нФ), равный одной миллиардной фарада, и пикофарад (пФ). , что составляет одну триллионную фарада.
В расширенной CGS для электромагнитных устройств основная единица емкости описывается в сантиметрах (см).Один сантиметр электромагнитной емкости представляет собой емкость шара в вакууме с радиусом 1 см. Система CGS расшифровывается как система сантиметр-грамм-секунда — она использует сантиметры, граммы и секунды в качестве основных единиц длины, массы и времени. Расширения CGS также устанавливают одну или несколько констант на 1, что позволяет упростить определенные формулы и вычисления.
Использование емкости
Конденсаторы — электронные компоненты для накопления электрических зарядов
Электронные символы
Емкость — это величина, имеющая значение не только для электрических проводников, но и для конденсаторов (первоначально называемых конденсаторами).Конденсаторы состоят из двух проводников, разделенных диэлектриком или вакуумом. Самый простой вариант конденсатора имеет две пластины, которые действуют как электроды. Конденсатор (от латинского condender — конденсировать) — это двухслойный электронный компонент, используемый для хранения электрического заряда и энергии электромагнитного поля. Самый простой конденсатор состоит из двух электрических проводников, между которыми находится диэлектрик. Энтузиасты радиоэлектроники, как известно, делают подстроечные конденсаторы для своих схем с эмалированными проводами разного диаметра.Более тонкая проволока наматывается на более толстую. Схема RLC настраивается на желаемую частоту путем изменения количества витков провода. На изображении есть несколько примеров того, как конденсатор может быть представлен на принципиальной схеме.
Параллельная RLC-цепь: резистор, катушка индуктивности и конденсатор
Немного истории
Ученые смогли создать конденсаторы еще 275 лет назад. В 1745 году в Лейдене немецкий физик Эвальд Георг фон Клейст и физик из Нидерландов Питер ван Мушенбрук создали первое конденсаторное устройство, получившее название «лейденская банка».Стенки сосуда служили диэлектриком, а вода в кувшине и рука экспериментатора — проводящими пластинами. В такой банке может накапливаться заряд порядка одного микрокулона (мкКл). В то время были популярны эксперименты и демонстрации с лейденскими кувшинами. В них банку заряжали статическим электричеством за счет трения. Затем участник эксперимента касался банки и подвергался поражению электрическим током. Однажды 700 монахов в Париже провели Лейденский эксперимент. Они взялись за руки, и один из них прикоснулся к банке.В этот момент все 700 человек воскликнули от ужаса, почувствовав толчок.
«Лейденская банка» попала в Россию благодаря русскому царю Петру Великому. Он встретился с Питером ван Мушенбруком во время своего путешествия по Европе и познакомился с его творчеством. Когда Петр Великий основал Российскую академию наук, он поручил Мушенбруку изготовить для Академии различное оборудование.
Со временем конденсаторы были усовершенствованы, и их размер уменьшался по мере увеличения емкости.Сегодня конденсаторы широко используются в электронике. Например, конденсатор и катушка индуктивности образуют цепь резистора, катушки индуктивности и конденсатора, также известную как цепь RLC, LCR или CRL. Эта схема используется для установки частоты приема на радио.
Существует несколько типов конденсаторов, различающихся постоянной или переменной емкостью, а также типом используемого диэлектрического материала.
Примеры конденсаторов
Конденсаторы электролитические в блоке питания.
Сегодня существует множество различных типов конденсаторов для различных целей, но их основная классификация основана на их емкости и номинальном напряжении.
Обычно емкость конденсаторов находится в диапазоне от нескольких пикофарад до нескольких сотен микрофарад. Исключением являются суперконденсаторы, потому что их емкость формируется иначе, чем у других конденсаторов — это, по сути, двухслойная емкость. Это похоже на принцип действия электрохимических ячеек.Суперконденсаторы, построенные из углеродных нанотрубок, имеют повышенную емкость из-за большей поверхности электродов. Емкость суперконденсаторов составляет десятки фарад, и иногда они могут заменить электрохимические ячейки в качестве источника электрического тока.
Вторым по важности свойством конденсатора является его номинальное напряжение . Превышение этого значения может сделать конденсатор непригодным для использования. Вот почему при построении цепей обычно используются конденсаторы со значением номинального напряжения, которое вдвое превышает напряжение, приложенное к ним в цепи.Таким образом, даже если напряжение в цепи немного превышает норму, с конденсатором все будет в порядке, пока увеличение не станет вдвое больше нормы.
Конденсаторы могут быть объединены в батареи для увеличения общего номинального напряжения или емкости системы. При последовательном подключении двух конденсаторов одного типа номинальное напряжение увеличивается вдвое, а общая емкость уменьшается вдвое. При параллельном подключении конденсаторов общая емкость удваивается, а номинальное напряжение остается прежним.
Третьим по важности свойством конденсаторов является их температурный коэффициент емкости . Он отражает взаимосвязь между емкостью и температурой.
В зависимости от назначения конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего назначения, которые не должны соответствовать требованиям высокого уровня, и специальные конденсаторы. К последней группе относятся высоковольтные конденсаторы, прецизионные конденсаторы и конденсаторы с различным температурным коэффициентом емкости.
Маркировка конденсаторов
Подобно резисторам, конденсаторы маркируются в соответствии с их емкостью и другими свойствами. Маркировка может включать информацию о номинальной емкости, степени отклонения от номинального значения и номинальном напряжении. Малогабаритные конденсаторы маркируются трех- или четырехзначным или буквенно-цифровым кодом, а также могут иметь цветовую маркировку.
Таблицы с кодами и соответствующими им значениями номинального напряжения, номинальной емкости и температурного коэффициента емкости доступны в Интернете, но самый надежный способ проверить емкость и выяснить, правильно ли работает конденсатор, — это удалить конденсатор из цепи. и производить измерения с помощью мультиметра.
Электролитический конденсатор в разобранном виде. Он изготовлен из двух алюминиевых фольг. Один из них покрыт изолирующим оксидным слоем и действует как анод. Бумага, пропитанная электролитом, вместе с другой фольгой действует как катод. Алюминиевая фольга протравливается для увеличения площади поверхности.
Предупреждение: конденсаторы могут хранить очень большой заряд при очень высоком напряжении. Во избежание поражения электрическим током перед выполнением измерений необходимо принять меры предосторожности.В частности, важно разряжать конденсаторы, закорачивая их выводы с помощью провода, изолированного из высокопрочного материала. В этой ситуации хорошо подойдут обычные провода измерительного прибора.
Электролитические конденсаторы: эти конденсаторы имеют большой объемный КПД. Это означает, что они имеют большую емкость для данной единицы веса конденсатора. Одна из пластин такого конденсатора обычно представляет собой алюминиевую ленту, покрытую тонким слоем оксида алюминия.Электролитическая жидкость действует как вторая пластина. Эта жидкость имеет электрическую полярность, поэтому крайне важно обеспечить правильное добавление такого конденсатора в схему в соответствии с его полярностью.
Полимерные конденсаторы: В конденсаторах этих типов в качестве второй пластины используется полупроводник или органический полимер, проводящий электричество, а не электролитическая жидкость. Их анод обычно изготавливается из металла, такого как алюминий или тантал.
3-секционный воздушный конденсатор переменной емкости
Переменные конденсаторы: емкость этих конденсаторов может быть изменена механически, регулируя электрическое напряжение или изменяя температуру.
Пленочные конденсаторы: их емкость может составлять от 5 пФ до 100 мкФ.
Есть и другие типы конденсаторов.
Суперконденсаторы
Суперконденсаторы в наши дни становятся популярными. Суперконденсатор — это гибрид конденсатора и химического источника питания. Заряд сохраняется на границе, где встречаются две среды, электрод и электролит. Первый электрический компонент, который был предшественником суперконденсатора, был запатентован в 1957 году.Это был конденсатор с двойным электрическим слоем и пористым материалом, который помог увеличить емкость из-за увеличенной площади поверхности. Этот подход известен теперь как двухслойная емкость. Электроды пористые, угольные. С тех пор конструкция постоянно улучшалась, и первые суперконденсаторы появились на рынке в начале 1980-х годов.
Суперконденсаторы используются в электрических цепях как источник электрической энергии. У них много преимуществ перед традиционными батареями, включая их долговечность, небольшой вес и быструю зарядку.Вполне вероятно, что благодаря этим преимуществам суперконденсаторы в будущем заменят батареи. Главный недостаток использования суперконденсаторов заключается в том, что они вырабатывают меньшее количество удельной энергии (энергии на единицу веса), имеют низкое номинальное напряжение и большой саморазряд.
В гонках Формулы 1 суперконденсаторы используются в системах рекуперации энергии. Энергия вырабатывается, когда автомобиль замедляется. Он хранится в маховике, батарее или суперконденсаторах для дальнейшего использования.
Электромобиль A2B производства Университета Торонто. Общий вид
В бытовой электронике суперконденсаторы используются для обеспечения стабильного электрического тока или в качестве резервного источника питания. Они часто обеспечивают питание во время пиков потребления энергии в устройствах, которые используют питание от батареи и имеют переменную потребность в электроэнергии, например MP3-плееры, фонарики, автоматические счетчики электроэнергии и другие устройства.
Суперконденсаторы также используются в общественном транспорте, особенно в троллейбусах, поскольку они обеспечивают более высокую маневренность и автономное движение при проблемах с внешним источником питания.Суперконденсаторы также используются в некоторых автобусах и электромобилях.
Электромобиль A2B производства Университета Торонто. Под капотом
В наши дни многие компании производят электромобили, в том числе General Motors, Nissan, Tesla Motors и Toronto Electric. Исследовательская группа Университета Торонто вместе с компанией Toronto Electric, занимающейся дистрибьюцией электродвигателей, разработала канадскую модель электромобиля A2B. В нем используются как химические источники энергии, так и суперконденсаторы — такой способ хранения энергии называется гибридным накопителем электроэнергии.Двигатели этого электромобиля питаются от аккумуляторов массой 380 кг. Солнечные батареи также используются за дополнительную плату — они устанавливаются на крыше автомобиля.
Емкостные сенсорные экраны
В современных устройствах все чаще используются сенсорные экраны, которые управляют устройствами с помощью сенсорных панелей или экранов. Существуют различные типы сенсорных экранов, включая емкостные и резистивные, а также многие другие. Некоторые могут реагировать только на одно прикосновение, а другие реагируют на несколько прикосновений.Принцип работы емкостных экранов основан на том, что большое тело проводит электричество. Это большое тело в нашем случае и есть человеческое тело.
Поверхностные емкостные сенсорные экраны
Сенсорный экран для iPhone выполнен по технологии проецируемой емкости.
Поверхностный емкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом. Как правило, этот материал отличается высокой прозрачностью и низким поверхностным сопротивлением. Часто используется сплав оксида индия и оксида олова.Электроды в углах экрана подают на резистивный материал низкое колеблющееся напряжение. Когда палец касается этого экрана, возникает небольшая утечка электрического заряда. Эта утечка обнаруживается датчиками в четырех углах, и информация отправляется контроллеру, который определяет координаты касания.
Преимущество этих экранов в их долговечности. Они могут выдерживать прикосновения с частотой до одного раза в секунду в течение 6,5 лет. Это составляет около 200 миллионов касаний.Эти экраны имеют высокий уровень прозрачности — до 90%. Благодаря своим преимуществам, емкостные сенсорные экраны заменяют резистивные сенсорные экраны на рынке с 2009 года.
Недостатки емкостных экранов заключаются в том, что они плохо работают при минусовых температурах и их трудно использовать в перчатках, потому что перчатки действовать как изолятор. Сенсорный экран чувствителен к воздействию элементов, поэтому, если он расположен на внешней панели устройства, он используется только в устройствах, защищающих экран от воздействия.
Проекционные емкостные сенсорные экраны
Помимо поверхностных емкостных экранов, существуют также проекционные емкостные сенсорные экраны. Они отличаются тем, что на внутренней стороне экрана находится сетка электродов. Когда пользователь касается электрода, тело и электрод работают вместе как конденсатор. Благодаря сетке электродов легко получить координаты той области экрана, к которой прикоснулись. Этот тип экрана реагирует на прикосновения даже в тонких перчатках.
Проекционные емкостные сенсорные экраны также обладают высокой прозрачностью до 90%. Они прочные и долговечные, что делает их популярными не только в личных электронных устройствах, но и в устройствах, предназначенных для общественного использования, таких как торговые автоматы, электронные платежные системы и другие.
Эту статью написали Сергей Акишкин, Татьяна Кондратьева
У вас возникли трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.
pf — Викисловарь
Английский [править]
Существительное [править]
пф
(электроника) Инициализация , коэффициент мощности .
pff
Анаграммы [править]
Египетский [править]
Произношение [править]
Determiner [править]

m SG дистальный демонстрационный детерминатор
that
Примечания по использованию [править]
Первоначально указательное слово было определителем, но позже могло использоваться отдельно, как местоимение.При использовании в качестве определителя оно следует за существительным, которое описывает, или предшествует ему.
Он образует контрастную пару с демонстрационным pn , в котором pf является дистальным.
Есть более разговорный вариант: pfꜣ .
Inflection [править]
Древнеегипетские демонстрации
определителей местоимений ¹ наречий
номер единственное число двойной множественное число без опознавательных знаков
пол мужской женский мужской женский мужской женский без опознавательных знаков
проксимальнее динамика пн
тн, джтн
JPNJ
jptnj
jpn
JPTN
nn
—
дистальный пф
тс
JPFJ
jptfj
JPF
JPTF
нф
—
проксимально к упомянутому pj, pw, py, p
tj, tw, jtw
jpwj
jptwj
JPW
JPTW
№
—
звательный pꜣ
tꜣ
–
–
–
–
№
ꜥꜣ
Без обозначения числа и рода, но синтаксически трактуется как множественное число мужского рода при использовании с причастиями и относительными формами и как женские единственные числа при упоминании резумптивных местоимений.
Среднеегипетские демонстрации
Позднеегипетские демонстративы и статьи
Ссылки [править]
португальский [править]
Существительное [править]
pf m ( множественное число pfs )
Аббревиатура от prato feito .
Фраза [править]
pf ( не сопоставимо с )
Аббревиатура в пользу .
8.1 Конденсаторы и емкость — University Physics Volume 2
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Объясните понятие конденсатора и его емкости
Опишите, как оценить емкость системы проводов
Конденсатор — это устройство, используемое для хранения электрического заряда и электрической энергии. Конденсаторы обычно состоят из двух электрических проводников, разделенных расстоянием.(Обратите внимание, что такие электрические проводники иногда называют «электродами», но, точнее, они «обкладки конденсатора».) Пространство между конденсаторами может быть просто вакуумом, и в этом случае конденсатор будет известен как «Вакуумный конденсатор». Однако пространство обычно заполнено изолирующим материалом, известным как диэлектрик. (Вы узнаете больше о диэлектриках в разделах, посвященных диэлектрикам, далее в этой главе.) Объем накопителя в конденсаторе определяется свойством, называемым емкостью , , о котором вы узнаете больше чуть позже в этом разделе.
Конденсаторы
имеют различные применения: от фильтрации статического электричества, от радиоприема до накопления энергии в дефибрилляторах сердца. Обычно в промышленных конденсаторах две токопроводящие части расположены близко друг к другу, но не соприкасаются, как показано на рисунке 8.2. В большинстве случаев между двумя пластинами используется диэлектрик. Когда клеммы батареи подключены к первоначально незаряженному конденсатору, потенциал батареи перемещает небольшой заряд величиной Q с положительной пластины на отрицательную.Конденсатор в целом остается нейтральным, но с зарядами + Q + Q и −Q − Q, находящимися на противоположных пластинах.
Рисунок 8.2 Оба конденсатора, показанные здесь, были изначально разряжены перед подключением к батарее. Теперь у них на пластинах есть заряды + Q + Q и −Q − Q (соответственно). (a) Конденсатор с параллельными пластинами состоит из двух пластин противоположного заряда с площадью A , разделенных расстоянием d . (b) Катаный конденсатор имеет диэлектрический материал между двумя проводящими листами (пластинами).
Система, состоящая из двух идентичных параллельно проводящих пластин, разделенных расстоянием, называется конденсатором с параллельными пластинами (рис. 8.3). Величина электрического поля в пространстве между параллельными пластинами составляет E = σ / ε0E = σ / ε0, где σσ обозначает поверхностную плотность заряда на одной пластине (напомним, что σσ — заряд Q на площадь поверхности A ). Таким образом, величина поля прямо пропорциональна Q .
Рис. 8.3 Разделение зарядов в конденсаторе показывает, что заряды остаются на поверхности обкладок конденсатора.Линии электрического поля в конденсаторе с параллельными пластинами начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами. Величина электрического поля в пространстве между пластинами прямо пропорциональна количеству заряда на конденсаторе.
Конденсаторы с разными физическими характеристиками (такими как форма и размер пластин) накапливают разное количество заряда для одного и того же приложенного напряжения В на своих пластинах. Емкость C конденсатора определяется как отношение максимального заряда Q , который может храниться в конденсаторе, к приложенному напряжению В на его пластинах.Другими словами, емкость — это наибольшая величина заряда на вольт, которая может храниться на устройстве:
Единица измерения емкости в системе СИ — фарад (Ф), названная в честь Майкла Фарадея (1791–1867). Поскольку емкость — это заряд на единицу напряжения, один фарад равен одному кулону на один вольт, или
.
По определению, конденсатор емкостью 1,0 мкФ может сохранять заряд 1,0 К (очень большой заряд), когда разность потенциалов между его пластинами составляет всего 1,0 В. Следовательно, один фарад является очень большой емкостью.Типичные значения емкости варьируются от пикофарад (1пФ = 10−12Ф) (1пФ = 10−12Ф) до миллифарадов (1мФ = 10−3Ф) (1мФ = 10−3Ф), что также включает микрофарады (1мкФ = 10−6F1мкФ = 10− 6F). Конденсаторы могут быть разных форм и размеров (рис. 8.4).
Рисунок 8.4 Это некоторые типичные конденсаторы, используемые в электронных устройствах. Размер конденсатора не обязательно зависит от его емкости. (кредит: Windell Oskay)
Расчет емкости
Мы можем рассчитать емкость пары проводов с помощью следующего стандартного подхода.
Стратегия решения проблем
Расчет емкости
Предположим, что конденсатор заряжен Q .
Определите электрическое поле E → E → между проводниками. Если в расположении проводников присутствует симметрия, вы можете использовать закон Гаусса для этого расчета.
Найдите разность потенциалов между проводниками из VB − VA = −ABE → · dl →, VB − VA = −ABE → · dl →,
8,2
где путь интегрирования ведет от одного проводника к другому.Тогда величина разности потенциалов равна V = | VB-VA | V = | VB-VA |.
Зная В , определите емкость непосредственно из уравнения 8.1.
Чтобы показать, как работает эта процедура, мы теперь вычисляем емкости параллельных пластин, сферических и цилиндрических конденсаторов. Во всех случаях мы предполагаем вакуумные конденсаторы (пустые конденсаторы) без диэлектрического вещества в пространстве между проводниками.
Конденсатор с параллельными пластинами
Конденсатор с параллельными пластинами (рисунок 8.5) имеет две идентичные токопроводящие пластины, каждая с площадью поверхности A , разделенными расстоянием d . Когда на конденсатор подается напряжение В , он сохраняет заряд Q , как показано. Мы можем увидеть, как его емкость может зависеть от A и d , рассматривая характеристики кулоновской силы. Мы знаем, что сила между зарядами увеличивается с увеличением заряда и уменьшается с расстоянием между ними. Следует ожидать, что чем больше пластины, тем больше заряда они могут хранить.Таким образом, C должно быть больше для большего значения A . Точно так же, чем ближе пластины расположены друг к другу, тем сильнее на них притяжение противоположных зарядов. Следовательно, C должно быть больше для меньшего d .
Рис. 8.5 В конденсаторе с параллельными пластинами с пластинами, разнесенными на расстояние d , каждая пластина имеет одинаковую площадь поверхности A .
Определим плотность поверхностного заряда σσ на пластинах как
Из предыдущих глав мы знаем, что когда d мало, электрическое поле между пластинами довольно однородно (без учета краевых эффектов) и что его величина определяется как
.
где постоянная ε0ε0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, ε0 = 8.85 × 10–12Ф / м. Ε0 = 8,85 × 10–12Ф / м. Единица СИ в Ф / м эквивалентна C2 / N · m2.C2 / N · m2. Поскольку электрическое поле E → E → между пластинами однородно, разность потенциалов между пластинами составляет
. V = Ed = σdε0 = Qdε0A.V = Ed = σdε0 = Qdε0A.
Следовательно, уравнение 8.1 дает емкость конденсатора с параллельными пластинами как
C = QV = QQd / ε0A = ε0Ad.C = QV = QQd / ε0A = ε0Ad.
8,3
Обратите внимание на это уравнение, что емкость является функцией только геометрии и того, какой материал заполняет пространство между пластинами (в данном случае вакуум) этого конденсатора.Фактически, это верно не только для конденсатора с параллельными пластинами, но и для всех конденсаторов: емкость не зависит от Q или В . При изменении заряда соответственно изменяется и потенциал, так что Q / V остается постоянным.
Пример 8.1
Емкость и заряд в конденсаторе с параллельными пластинами
(a) Какова емкость пустого конденсатора с параллельными пластинами с металлическими пластинами, каждая из которых имеет площадь 1,00 м 21.00м2, разделенных расстоянием 1,00 мм? (b) Сколько заряда хранится в этом конденсаторе, если к нему приложено напряжение 3,00 × 103 В3,00 × 103 В?
Стратегия
Определение емкости C является прямым применением уравнения 8.3. Найдя C , мы сможем найти накопленный заряд, используя уравнение 8.1.
Решение
Ввод заданных значений в уравнение 8.3 дает C = ε0Ad = (8.85 × 10−12Fm) 1.00m21.00 × 10−3m = 8.85 × 10−9F = 8.85nF.C = ε0Ad = (8.85 × 10−12Fm) 1.00m21.00 × 10−3m = 8 .85 × 10−9F = 8,85 нФ. Это небольшое значение емкости указывает на то, насколько сложно изготовить устройство с большой емкостью.
Обращение уравнения 8.1 и ввод известных значений в это уравнение дает Q = CV = (8,85 × 10–9F) (3,00 × 103 В) = 26,6 мкКл. Q = CV = (8,85 × 10–9F) (3,00 × 103 В) = 26,6 мкКл.
Значение
Этот заряд лишь немного больше, чем в типичных приложениях статического электричества. Поскольку воздух разрушается (становится проводящим) при напряженности электрического поля около 3.0 МВ / м, на этом конденсаторе больше нельзя накапливать заряд при увеличении напряжения.
Пример 8.2
1-Ф конденсатор с параллельными пластинами
Предположим, вы хотите сконструировать конденсатор с параллельными пластинами емкостью 1,0 F. Какую площадь вы должны использовать для каждой пластины, если пластины разделены на 1,0 мм?
Решение
Преобразуя уравнение 8.3, получаем A = Cdε0 = (1.0F) (1.0 × 10−3m) 8.85 × 10−12F / m = 1.1 × 108m2 A = Cdε0 = (1.0F) (1.0 × 10−3m) 8,85 × 10−12F / m = 1,1 × 108 м2.
Каждая квадратная пластина должна быть 10 км в поперечнике.Раньше было обычным розыгрышем — попросить студента пойти в склад лаборатории и попросить конденсатор с параллельными пластинами 1F, пока обслуживающий персонал не устанет от этой шутки.
Проверьте свое понимание 8.1
Емкость конденсатора с параллельными пластинами составляет 2,0 пФ. Если площадь каждой пластины составляет 2,4 см 22,4 см2, каково расстояние между пластинами?
Проверьте свое понимание 8.2
Убедитесь, что у σ / Vσ / V и ε0 / dε0 / d одинаковые физические единицы.
Сферический конденсатор
Сферический конденсатор — это еще один набор проводников, емкость которых можно легко определить (Рисунок 8.dr) = Q4πε0∫R1R2drr2 = Q4πε0 (1R1−1R2).
В этом уравнении разность потенциалов между пластинами равна V = — (V2 − V1) = V1 − V2V = — (V2 − V1) = V1 − V2. Мы подставляем этот результат в уравнение 8.1, чтобы найти емкость сферического конденсатора:
C = QV = 4πε0R1R2R2 − R1.C = QV = 4πε0R1R2R2 − R1.
8,4
Рисунок 8.6 Сферический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих сфер. Обратите внимание, что заряды на проводнике находятся на его поверхности.
Пример 8.3
Емкость изолированной сферы
Вычислите емкость одиночной изолированной проводящей сферы радиуса R1R1 и сравните ее с уравнением 8.dr) = Q4πε0∫R1 + ∞drr2 = 14πε0QR1.
Таким образом, емкость изолированной сферы равна
. C = QV = Q4πε0R1Q = 4πε0R1.C = QV = Q4πε0R1Q = 4πε0R1.
Значение
Тот же результат может быть получен, если взять предел уравнения 8.4 при R2 → ∞R2 → ∞. Таким образом, одиночная изолированная сфера эквивалентна сферическому конденсатору, внешняя оболочка которого имеет бесконечно большой радиус.
Проверьте свое понимание 8.3
Радиус внешней сферы сферического конденсатора в пять раз больше радиуса его внутренней оболочки.Каковы размеры этого конденсатора, если его емкость 5,00 пФ?
Цилиндрический конденсатор
Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров (рисунок 8.7). Внутренний цилиндр радиуса R1R1 может быть либо оболочкой, либо полностью твердым. Внешний цилиндр представляет собой оболочку внутреннего радиуса R2R2. Мы предполагаем, что длина каждого цилиндра составляет l и что избыточные заряды + Q + Q и −Q − Q находятся на внутреннем и внешнем цилиндрах соответственно.dr) = Q2πε0l∫R1R2drr = Q2πε0llnr | R1R2 = Q2πε0llnR2R1.
Таким образом, емкость цилиндрического конденсатора составляет
C = QV = 2πε0lln (R2 / R1). C = QV = 2πε0lln (R2 / R1).
8,6
Как и в других случаях, эта емкость зависит только от геометрии расположения проводников. Важным применением уравнения 8.6 является определение емкости на единицу длины коаксиального кабеля , который обычно используется для передачи изменяющихся во времени электрических сигналов. Коаксиальный кабель состоит из двух концентрических цилиндрических проводников, разделенных изоляционным материалом.(Здесь мы предполагаем наличие вакуума между проводниками, но физика качественно почти такая же, когда пространство между проводниками заполнено диэлектриком.) Эта конфигурация экранирует электрический сигнал, распространяющийся по внутреннему проводнику, от паразитных электрических полей, внешних по отношению к проводнику. кабель. Ток течет в противоположных направлениях во внутреннем и внешнем проводниках, при этом внешний проводник обычно заземлен. Теперь из уравнения 8.6 емкость коаксиального кабеля на единицу длины равна
. Cl = 2πε0ln (R2 / R1).Cl = 2πε0ln (R2 / R1).
В практических приложениях важно выбирать конкретные значения C / l . Это может быть достигнуто за счет соответствующего выбора радиусов проводников и изоляционного материала между ними.
Проверьте свое понимание 8.4
Когда цилиндрический конденсатор получает заряд 0,500 нКл, между цилиндрами измеряется разность потенциалов 20,0 В. а) Какова емкость этой системы? (b) Если цилиндры 1.Длина 0 м, каково соотношение их радиусов?
Несколько типов конденсаторов, которые можно использовать на практике, показаны на рис. 8.4. Обычные конденсаторы часто состоят из двух небольших кусочков металлической фольги, разделенных двумя небольшими кусочками изоляции (см. Рисунок 8.2 (b)). Металлическая фольга и изоляция покрыты защитным покрытием, а два металлических вывода используются для подключения фольги к внешней цепи. Некоторые распространенные изоляционные материалы — это слюда, керамика, бумага и антипригарное покрытие Teflon ™.
Другой популярный тип конденсатора — электролитический конденсатор.Он состоит из окисленного металла в проводящей пасте. Основным преимуществом электролитического конденсатора является его высокая емкость по сравнению с другими распространенными типами конденсаторов. Например, емкость одного типа алюминиевого электролитического конденсатора может достигать 1,0 F. Однако вы должны быть осторожны при использовании электролитического конденсатора в цепи, потому что он работает правильно только тогда, когда металлическая фольга находится под более высоким потенциалом, чем проводящая паста. Когда возникает обратная поляризация, электролитическое действие разрушает оксидную пленку.Этот тип конденсатора не может быть подключен к источнику переменного тока, потому что в половине случаев переменное напряжение будет иметь неправильную полярность, поскольку переменный ток меняет свою полярность (см. Схемы переменного тока в цепях переменного тока).
Конденсатор переменного тока (рисунок 8.8) имеет два набора параллельных пластин. Один набор пластин закреплен (обозначен как «статор»), а другой набор пластин прикреплен к валу, который может вращаться (обозначается как «ротор»). Поворачивая вал, можно изменять площадь поперечного сечения в перекрытии пластин; следовательно, емкость этой системы может быть настроена на желаемое значение.Настройка конденсаторов находит применение в любом типе радиопередачи и при приеме радиосигналов от электронных устройств. Каждый раз, когда вы настраиваете автомобильное радио на любимую станцию, думайте о емкости.
Рис. 8.8 В конденсаторе переменного тока емкость можно регулировать, изменяя эффективную площадь пластин. (кредит: модификация работы Робби Спроул)
Символы, показанные на рисунке 8.9, представляют собой схемные изображения различных типов конденсаторов. Обычно мы используем символ, показанный на рисунке 8.9 (а). Символ на Рисунке 8.9 (c) представляет конденсатор переменной емкости. Обратите внимание на сходство этих символов с симметрией конденсатора с параллельными пластинами. Электролитический конденсатор представлен символом на рис. 8.9 (b), где изогнутая пластина обозначает отрицательный вывод.
Рисунок 8.9 Здесь показаны три различных схемных представления конденсаторов. Символ в (а) является наиболее часто используемым. Символ в (b) представляет собой электролитический конденсатор. Символ в (c) представляет конденсатор переменной емкости.
Интересный прикладной пример модели конденсатора взят из клеточной биологии и имеет дело с электрическим потенциалом в плазматической мембране живой клетки (рис. 8.10). Клеточные мембраны отделяют клетки от их окружения, но позволяют некоторым отобранным ионам проходить внутрь или из клетки. Разность потенциалов на мембране составляет около 70 мВ. Клеточная мембрана может иметь толщину от 7 до 10 нм. Рассматривая клеточную мембрану как наноразмерный конденсатор, оценка наименьшей напряженности электрического поля на ее « пластинах » дает значение E = Vd = 70 × 10−3V10 × 10−9m = 7 × 106V / m> 3MV / mE. = Vd = 70 × 10−3V10 × 10−9m = 7 × 106V / m> 3MV / m.
Этой величины электрического поля достаточно, чтобы вызвать электрическую искру в воздухе.
Рис. 8.10. Полупроницаемая мембрана биологической клетки имеет разные концентрации ионов на внутренней поверхности, чем на внешней. Диффузия перемещает ионы K + K + (калий) и Cl – Cl– (хлорид) в показанных направлениях, пока кулоновская сила не остановит дальнейший перенос. Таким образом, внешняя поверхность мембраны приобретает положительный заряд, а ее внутренняя поверхность приобретает отрицательный заряд, создавая разность потенциалов на мембране.Мембрана обычно непроницаема для Na + (ионов натрия).
PF Значение в физике — Что означает PF в физике? Определение PF
Значение для PF — это поток частиц, а другие значения расположены внизу, которые имеют место в терминологии физики, а PF имеет 3 разных значения. Все значения, которые принадлежат аббревиатуре PF, используются только в терминологии Physics, другие значения не обнаруживаются. Если вы хотите увидеть другие значения, нажмите ссылку «Значение PF».Таким образом, вы будете перенаправлены на страницу, где указаны все значения PF.
Если внизу не указано 3-х разных значений аббревиатуры PF, выполните поиск еще раз, набрав такие структуры вопросов, как «что означает PF в физике, значение PF в физике». Кроме того, вы можете выполнить поиск, набрав PF в поле поиска, которое находится на нашем веб-сайте.
Смысл астрологических запросов
Значение PF в физике
Particle FlowPhysics
Photon FluxPhysics
Physics of FluidsPhysics
Пожалуйста, также найдите значение PF для физики в других источниках.
Что означает PF для физики?
Мы составили запросы в поисковых системах о аббревиатуре PF и разместили их на нашем веб-сайте, выбрав наиболее часто задаваемые вопросы. Мы думаем, что вы задали аналогичный вопрос поисковой системе, чтобы найти значение аббревиатуры PF, и мы уверены, что следующий список привлечет ваше внимание.
Что означает PF для физики?
PF означает Photon Flux.
Что означает аббревиатура PF в физике?
Аббревиатура PF означает «Физика жидкостей» в физике.
Что такое определение PF?
Определение PF — «Физика жидкостей».
Что означает PF в физике?
PF означает, что «поток частиц» для физики.
Что такое аббревиатура PF?
Акроним PF — «Photon Flux».
Что такое сокращение от Photon Flux?
Сокращение от «Фотонный поток» — ПФ.
Каково определение аббревиатуры PF в физике?
Определения сокращенного обозначения PF — «Физика жидкостей».
Какова полная форма аббревиатуры PF?
Полная форма аббревиатуры PF — «Particle Flow».
Каково полное значение PF в физике?
Полное значение ПФ — «Физика жидкостей».
Какое объяснение PF в физике?
Пояснение к PF — «поток частиц».
Что означает аббревиатура PF в астрологии?
Мы не оставили места только значениям определений ПФ. Да, мы знаем, что ваша основная цель — объяснение аббревиатуры PF. Однако мы подумали, что вы можете рассмотреть астрологическую информацию об аббревиатуре PF в астрологии.Поэтому астрологическое описание каждого слова доступно внизу.
PF Аббревиатура в астрологии
PF (буква P)
Вы очень хорошо понимаете социальные приличия. Вы бы не подумали о том, чтобы сделать что-либо, что может навредить вашему имиджу или репутации. Внешность имеет значение, поэтому вам нужен красивый партнер. Вам также нужен умный партнер. Как ни странно, вы можете рассматривать своего партнера как своего врага; Хороший бой стимулирует эти сексуальные флюиды.Вы относительно свободны от сексуальных привязанностей. Вы готовы экспериментировать и пробовать новые способы ведения дел. Вы очень общительны и чувственны; вы любите флирт и нуждаетесь в большом физическом удовлетворении.
PF (буква F)
Вы идеалистичны и романтичны, возносите своего возлюбленного на пьедестал. Вы ищете лучшего друга, которого можете найти. Вы флиртуете, но когда-то преданы своему делу, вы очень лояльны … Вы чувственны, сексуальны и страстны в личной жизни. На публике вы можете быть эффектным, экстравагантным и галантным.Вы рождены романтиком. Драматические сцены — ваше любимое времяпрепровождение в фантазиях. Вы можете быть очень щедрым любовником.
Конденсаторы и диэлектрики | Физика II
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Опишите действие конденсатора и определите емкость.
Объясните, почему конденсаторы с параллельными пластинами и их емкости.
Обсудите процесс увеличения емкости диэлектрика.
Определите емкость при заданном заряде и напряжении.
Конденсатор — это устройство, используемое для хранения электрического заряда. Конденсаторы имеют различные применения: от фильтрации статического электричества при радиосигнале до накопления энергии в дефибрилляторах сердца. Обычно в промышленных конденсаторах две проводящие части расположены близко друг к другу, но не соприкасаются, как, например, на рисунке 1. (В большинстве случаев между двумя пластинами используется изолятор для разделения — см. Обсуждение диэлектриков ниже.) Когда клеммы батареи подключены к первоначально незаряженному конденсатору, равные количества положительного и отрицательного заряда, + Q и — Q , разделяются на две его пластины. Конденсатор в целом остается нейтральным, но в этом случае мы называем его хранящим заряд Q .
Рис. 1. Оба конденсатора, показанные здесь, были изначально разряжены перед подключением к батарее. Теперь у них разделены заряды + Q и — Q на своих двух половинах.(а) Конденсатор с параллельными пластинами. (b) Скрученный конденсатор с изоляционным материалом между двумя проводящими листами.
Конденсатор
Конденсатор — это устройство, используемое для хранения электрического заряда.
Количество заряда Q , которое может хранить конденсатор , зависит от двух основных факторов — приложенного напряжения и физических характеристик конденсатора, таких как его размер.
Количество заряда
Q конденсатор может хранить
Количество заряда Q , который может хранить конденсатор , зависит от двух основных факторов — приложенного напряжения и физических характеристик конденсатора, таких как его размер.
Рис. 2. Линии электрического поля в этом конденсаторе с параллельными пластинами, как всегда, начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными. Поскольку напряженность электрического поля пропорциональна плотности силовых линий, она также пропорциональна количеству заряда на конденсаторе.
Система, состоящая из двух идентичных параллельных проводящих пластин, разделенных расстоянием, как на рисунке 2, называется конденсатором с параллельными пластинами . Легко увидеть взаимосвязь между напряжением и накопленным зарядом для конденсатора с параллельными пластинами, как показано на рисунке 2.Каждая линия электрического поля начинается с отдельного положительного заряда и заканчивается отрицательным, так что линий поля будет больше, если заряд будет больше. (Рисование одной силовой линии для каждого заряда — это только удобство. Мы можем нарисовать много силовых линий для каждого заряда, но их общее количество пропорционально количеству зарядов.) Таким образом, напряженность электрического поля прямо пропорциональна Ом. .
Поле пропорционально начислению:
E ∝ Q ,
, где символ ∝ означает «пропорционально.Из обсуждения в статье «Электрический потенциал в однородном электрическом поле» мы знаем, что напряжение на параллельных пластинах равно
.
V = Ed .
Таким образом, V ∝ E . Отсюда следует, что V ∝ Q , и, наоборот,
Q ∝ V .
В целом это верно: чем больше напряжение, приложенное к любому конденсатору, тем больше в нем хранится заряд.
Различные конденсаторы будут накапливать разное количество заряда для одного и того же приложенного напряжения, в зависимости от их физических характеристик.Мы определяем их емкость C так, чтобы заряд Q , хранящийся в конденсаторе, был пропорционален C . Заряд, накопленный в конденсаторе, равен
.
Q = CV .
Это уравнение выражает два основных фактора, влияющих на количество накопленного заряда. Этими факторами являются физические характеристики конденсатора C и напряжение В . Изменив уравнение, мы видим, что емкость C — это количество заряда, сохраненного на вольт, или
[латекс] C = \ frac {Q} {V} \\ [/ latex].
Емкость
Емкость C — это величина накопленного заряда на вольт, или
[латекс] C = \ frac {Q} {V} \\ [/ latex]
Единица измерения емкости — фарад (Ф), названная в честь Майкла Фарадея (1791–1867), английского ученого, внесшего вклад в области электромагнетизма и электрохимии. Поскольку емкость — это заряд на единицу напряжения, мы видим, что фарад — это кулон на вольт, или
.
[латекс] 1 \ text {F} = \ frac {1 \ text {C}} {1 \ text {V}} \\ [/ latex].
Конденсатор емкостью 1 фарад может хранить 1 кулон (очень большое количество заряда) при приложении всего 1 вольт. Таким образом, одна фарада — это очень большая емкость. Типичный диапазон конденсаторов составляет от долей пикофарада (1 пФ = 10 ⁻¹² Ф) до миллифарадов (1 мФ = 10 ⁻³ Ф).
На рисунке 3 показаны некоторые распространенные конденсаторы. Конденсаторы в основном изготавливаются из керамики, стекла или пластика, в зависимости от назначения и размера. Как обсуждается ниже, в их конструкции обычно используются изоляционные материалы, называемые диэлектриками.
Рисунок 3. Некоторые типичные конденсаторы. Размер и значение емкости не обязательно связаны. (Источник: Windell Oskay)
Конденсатор с параллельными пластинами
Рис. 4. Конденсатор с параллельными пластинами, разделенные пластинами на расстояние d. Каждая пластина имеет площадь A.
Конденсатор с параллельными пластинами, показанный на рисунке 4, имеет две идентичные проводящие пластины, каждая из которых имеет площадь поверхности A , разделенных расстоянием d (без материала между пластинами).Когда на конденсатор подается напряжение В , он сохраняет заряд Q , как показано. Мы можем увидеть, как его емкость зависит от A и d , рассмотрев характеристики кулоновской силы. Мы знаем, что одинаковые заряды отталкиваются, в отличие от зарядов притягиваются, и сила между зарядами уменьшается с расстоянием. Поэтому кажется вполне разумным, что чем больше пластины, тем больше заряда они могут хранить, потому что заряды могут расходиться больше. Таким образом, C должен быть больше для большего A .Точно так же, чем ближе пластины расположены друг к другу, тем сильнее на них притяжение противоположных зарядов. Таким образом, C должен быть больше для меньшего d .
Можно показать, что для конденсатора с параллельными пластинами есть только два фактора ( A и d ), которые влияют на его емкость C . Емкость конденсатора с параллельными пластинами в форме уравнения равна
.
[латекс] C = \ epsilon_ {o} \ frac {A} {d} \\ [/ latex].
Емкость параллельного пластинчатого конденсатора
[латекс] C = \ epsilon_ {o} \ frac {A} {d} \\ [/ latex]
A — это площадь одной пластины в квадратных метрах, а d — это расстояние между пластинами в метрах.Константа ε ₀ — диэлектрическая проницаемость свободного пространства; его числовое значение в единицах СИ составляет ε ₀ = 8,85 × 10 ⁻¹² Ф / м. Единицы измерения Ф / м эквивалентны C ² / Н · м ². Небольшое числовое значение ε ₀ связано с большим размером фарада. Конденсатор с параллельными пластинами должен иметь большую площадь, чтобы его емкость приближалась к фарадам. (Обратите внимание, что приведенное выше уравнение действительно, когда параллельные пластины разделены воздухом или свободным пространством.Когда между пластинами помещается другой материал, уравнение изменяется, как обсуждается ниже.)
Пример 1. Емкость и заряд в параллельном пластинчатом конденсаторе
Какова емкость конденсатора с параллельными пластинами, каждая из которых имеет площадь 1,00 м ², разделенных расстоянием 1,00 мм?
Какой заряд сохраняется в этом конденсаторе, если к нему приложено напряжение 3,00 × 10 ³ В?
Стратегия
Определение емкости C представляет собой простое приложение уравнения [латекс] C = \ epsilon_ {o} \ frac {A} {d} \\ [/ latex].{-9} \ text {F} = 8.85 \ text {nF} \ end {array} \\ [/ latex]
Обсуждение части 1
Это небольшое значение емкости указывает на то, насколько сложно сделать устройство с большой емкостью. Помогают специальные методы, например, использование тонких пленок очень большой площади, расположенных близко друг к другу.
Решение для Части 2
Заряд любого конденсатора определяется уравнением Q = CV . Ввод известных значений в это уравнение дает
[латекс] \ begin {array} {lll} Q & = & CV = \ left (8.{3} \ text {V} \ right) \\\ text {} & = & 26.6 \ mu \ text {C} \ end {array} \\ [/ latex]
Обсуждение части 2
Этот заряд лишь немного больше, чем у обычного статического электричества. Поскольку воздух разрывается при примерно 3,00 × 10 ⁶ В / м, на этом конденсаторе не может быть накоплено больше заряда за счет увеличения напряжения.
Другой интересный биологический пример, связанный с электрическим потенциалом, обнаружен в плазматической мембране клетки. Мембрана отделяет клетку от окружающей среды, а также позволяет ионам выборочно входить и выходить из клетки.Существует разность потенциалов на мембране около –70 мВ. Это связано с преобладанием отрицательно заряженных ионов в клетке и преобладанием положительно заряженных ионов натрия (Na ⁺) снаружи. {6} \ text {V / m} \\ [/ latex]
Этого электрического поля достаточно, чтобы вызвать пробой в воздухе.
Диэлектрик
Предыдущий пример подчеркивает сложность сохранения большого количества заряда в конденсаторах. Если d сделать меньше, чтобы получить большую емкость, то максимальное напряжение должно быть уменьшено пропорционально, чтобы избежать пробоя (поскольку [latex] E = \ frac {V} {d} \\ [/ latex]). Важным решением этой проблемы является размещение изолирующего материала, называемого диэлектриком , между пластинами конденсатора и обеспечение минимально возможного размера d .Мало того, что меньший d увеличивает емкость, многие изоляторы могут выдерживать более сильные электрические поля, чем воздух, прежде чем сломаться.
Есть еще одно преимущество использования диэлектрика в конденсаторе. В зависимости от используемого материала емкость больше, чем заданная уравнением [латекс] C = \ kappa \ epsilon_ {0} \ frac {A} {d} \\ [/ latex], на коэффициент κ , называемый диэлектрическая проницаемость . Конденсатор с параллельными пластинами с диэлектриком между пластинами имеет емкость, определяемую выражением [латекс] C = \ kappa \ epsilon_ {0} \ frac {A} {d} \\ [/ latex] (конденсатор с параллельными пластинами с диэлектриком).
Значения диэлектрической проницаемости κ для различных материалов приведены в таблице 1. Обратите внимание, что κ для вакуума равно 1, поэтому приведенное выше уравнение справедливо и в этом случае. Если использовать диэлектрик, например, поместив тефлон между пластинами конденсатора в примере 1, то емкость будет больше в κ раз, что для тефлона составляет 2,1.
Эксперимент на вынос: создание конденсатора
Насколько большой конденсатор можно сделать из обертки от жевательной резинки? Пластины будут из алюминиевой фольги, а разделитель (диэлектрик) между ними — из бумаги.
Таблица 1. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая прочность для различных материалов при 20ºC
Материал Диэлектрическая проницаемость κ Электрическая прочность (В / м)
Вакуум 1,00000 –
Воздух 1.00059 3 × 10 ⁶
Бакелит 4,9 24 × 10 ⁶
Плавленый кварц 3.78 8 × 10 ⁶
Неопреновый каучук 6,7 12 × 10 ⁶
Нейлон 3,4 14 × 10 ⁶
Бумага 3,7 16 × 10 ⁶
Полистирол 2,56 24 × 10 ⁶
Стекло Pyrex 5,6 14 × 10 ⁶
Кремниевое масло 2.5 15 × 10 ⁶
титанат стронция 233 8 × 10 ⁶
тефлон 2,1 60 × 10 ⁶
Вода 80 –
Обратите внимание, что диэлектрическая проницаемость воздуха очень близка к 1, так что конденсаторы, заполненные воздухом, действуют так же, как конденсаторы с вакуумом между пластинами за исключением , что воздух может стать проводящим, если напряженность электрического поля становится равной. слишком большой.(Напомним, что [латекс] E = \ frac {V} {d} \\ [/ latex] для конденсатора с параллельными пластинами.) В таблице 1 также показаны максимальные напряженности электрического поля в В / м, которые называются диэлектрической прочностью , для нескольких материалов. Это поля, над которыми материал начинает разрушаться и проводить. Диэлектрическая прочность накладывает ограничение на напряжение, которое может быть приложено для данного расстояния между пластинами. 6 \ text {V / m} \ right) \ left ( 1.{-3} \ text {m} \ right) \\\ text {} & = & 3000 \ text {V} \ end {array} \\ [/ latex]
Однако предел для расстояния 1,00 мм, заполненного тефлоном, составляет 60 000 В, поскольку диэлектрическая прочность тефлона составляет 60 × 10 ⁶ В / м. Таким образом, тот же конденсатор, заполненный тефлоном, имеет большую емкость и может подвергаться гораздо большему напряжению. Используя емкость, которую мы рассчитали в приведенном выше примере для конденсатора с параллельными пластинами, заполненного воздухом, мы обнаружили, что конденсатор с тефлоновым заполнением может хранить максимальный заряд
[латекс] \ begin {array} {lll} Q & = & CV \\\ text {} & = & \ kappa {C} _ {\ text {air}} V \\\ text {} & = & (2.4 \ text {V}) \\\ text {} & = & 1.1 \ text {mC} \ end {array} \\ [/ latex]
Это в 42 раза больше заряда того же конденсатора, заполненного воздухом.
Диэлектрическая прочность
Максимальная напряженность электрического поля, при превышении которой изолирующий материал начинает разрушаться и становится проводником, называется его диэлектрической прочностью.
Микроскопически, как диэлектрик увеличивает емкость? За это отвечает поляризация изолятора. Чем легче он поляризуется, тем больше его диэлектрическая проницаемость κ .Вода, например, представляет собой полярную молекулу , потому что один конец молекулы имеет небольшой положительный заряд, а другой конец имеет небольшой отрицательный заряд. Полярность воды обуславливает ее относительно большую диэлектрическую проницаемость, равную 80. Эффект поляризации лучше всего объясняется характеристиками кулоновской силы. На рис. 5 схематично показано разделение зарядов в молекулах диэлектрического материала, помещенных между заряженными пластинами конденсатора. Кулоновская сила между ближайшими концами молекул и зарядом на пластинах притягивает и очень сильна, поскольку они расположены очень близко друг к другу.Это притягивает больше заряда к пластинам, чем если бы пространство было пустым, а противоположные заряды находились на расстоянии d от.
Рис. 5. (a) Молекулы изоляционного материала между пластинами конденсатора поляризованы заряженными пластинами. Это создает слой противоположного заряда на поверхности диэлектрика, который притягивает больше заряда на пластину, увеличивая ее емкость. (б) Диэлектрик снижает напряженность электрического поля внутри конденсатора, что приводит к уменьшению напряжения между пластинами при одинаковом заряде.Конденсатор сохраняет тот же заряд при меньшем напряжении, что означает, что он имеет большую емкость из-за диэлектрика.
Другой способ понять, как диэлектрик увеличивает емкость, — это рассмотреть его влияние на электрическое поле внутри конденсатора. На рисунке 5 (b) показаны силовые линии электрического поля с установленным диэлектриком. Поскольку силовые линии заканчиваются зарядами в диэлектрике, их меньше, идущих от одной стороны конденсатора к другой. Таким образом, напряженность электрического поля меньше, чем если бы между пластинами был вакуум, даже если бы на пластинах был одинаковый заряд.Напряжение между пластинами составляет В = Ed , поэтому оно тоже снижается за счет диэлектрика. Таким образом, есть меньшее напряжение В для того же заряда Q ; поскольку [латекс] C = \ frac {Q} {V} \\ [/ latex], емкость C больше.
Диэлектрическая проницаемость обычно определяется как [латекс] \ kappa = \ frac {E_0} {E} \\ [/ latex], или отношение электрического поля в вакууме к электрическому полю в диэлектрическом материале, и в конечном итоге связанных с поляризуемостью материала.
Великие и малые вещи: субмикроскопическое происхождение поляризации
Поляризация — это разделение зарядов внутри атома или молекулы. Как уже отмечалось, планетарная модель атома описывает его как имеющее положительное ядро, вращающееся вокруг отрицательных электронов, аналогично планетам, вращающимся вокруг Солнца. Хотя эта модель не совсем точна, она очень полезна для объяснения широкого круга явлений и будет уточнена в других местах, например, в атомной физике. Субмикроскопическое происхождение поляризации можно смоделировать, как показано на рисунке 6.
Рис. 6. Художественное представление о поляризованном атоме. Орбиты электронов вокруг ядра слегка смещены внешними зарядами (показаны в преувеличении). Получающееся разделение зарядов внутри атома означает, что он поляризован. Обратите внимание, что непохожий заряд теперь ближе к внешним зарядам, вызывая поляризацию.
В атомной физике мы обнаружим, что орбиты электронов более правильно рассматривать как электронные облака с плотностью облака, связанной с вероятностью обнаружения электрона в этом месте (в отличие от определенных местоположений и путей движения планет на их орбитах). вокруг Солнца).Это облако сдвигается кулоновской силой, так что атом в среднем имеет разделенный заряд. Хотя атом остается нейтральным, теперь он может быть источником кулоновской силы, поскольку заряд, поднесенный к атому, будет ближе к одному типу заряда, чем к другому.
Некоторым молекулам, например молекулам воды, присуще разделение зарядов, поэтому они называются полярными молекулами. На рисунке 7 показано разделение зарядов в молекуле воды, которая имеет два атома водорода и один атом кислорода (H ₂ O).Молекула воды несимметрична — атомы водорода отталкиваются в одну сторону, придавая молекуле форму бумеранга. Электроны в молекуле воды больше сконцентрированы вокруг более заряженного ядра кислорода, чем вокруг ядер водорода. Это делает кислородный конец молекулы слегка отрицательным, а водородный конец — слегка положительным. Внутреннее разделение зарядов в полярных молекулах облегчает их выравнивание с внешними полями и зарядами. Следовательно, полярные молекулы проявляют более сильные поляризационные эффекты и имеют более высокие диэлектрические проницаемости.Те, кто изучает химию, обнаружат, что полярная природа воды имеет множество эффектов. Например, молекулы воды собирают ионы гораздо эффективнее, потому что у них есть электрическое поле и разделение зарядов, чтобы притягивать заряды обоих знаков. Кроме того, как было показано в предыдущей главе, полярная вода обеспечивает защиту или экранирование электрических полей в сильно заряженных молекулах, представляющих интерес в биологических системах.
Рис. 7. Художественная концепция молекулы воды. Существует внутреннее разделение зарядов, поэтому вода — полярная молекула.Электроны в молекуле притягиваются к ядру кислорода и оставляют избыток положительного заряда около двух ядер водорода. (Обратите внимание, что схема справа является приблизительной иллюстрацией распределения электронов в молекуле воды. На ней не показано фактическое количество протонов и электронов, участвующих в структуре.)
Исследования PhET: лаборатория конденсаторов
Узнайте, как работает конденсатор! Измените размер пластин и добавьте диэлектрик, чтобы увидеть влияние на емкость.Измените напряжение и посмотрите, как на пластинах накапливаются заряды. Наблюдайте за электрическим полем в конденсаторе. Измерьте напряжение и электрическое поле.
Щелкните, чтобы загрузить симуляцию. Запускать на Java.
Сводка раздела
Конденсатор — это устройство для хранения заряда.
Количество заряда Q , которое может хранить конденсатор, зависит от двух основных факторов — приложенного напряжения и физических характеристик конденсатора, таких как его размер.
Емкость C — это количество накопленного заряда на вольт, или [латекс] C = \ frac {Q} {V} \\ [/ latex].
Емкость конденсатора с параллельными пластинами составляет [латекс] C = {\ epsilon} _ {0} \ frac {A} {d} \\ [/ latex], когда пластины разделены воздухом или свободным пространством. [latex] {\ epsilon} _ {\ text {0}} [/ latex] называется диэлектрической проницаемостью свободного пространства.
Конденсатор с параллельными пластинами с диэлектриком между пластинами имеет емкость, определяемую выражением [латекс] C = \ kappa \ epsilon_ {0} \ frac {A} {d} \\ [/ latex], где κ — диэлектрик. константа материала.
Максимальная напряженность электрического поля, выше которой изолирующий материал начинает разрушаться и становится проводником, называется электрической прочностью.
Концептуальные вопросы
Зависит ли емкость устройства от приложенного напряжения? А как насчет хранящегося в нем заряда?
Используйте характеристики кулоновской силы, чтобы объяснить, почему емкость должна быть пропорциональна площади пластины конденсатора. Аналогичным образом объясните, почему емкость должна быть обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.
Объясните причину, по которой диэлектрический материал увеличивает емкость по сравнению с тем, что было бы с воздухом между пластинами конденсатора.Какова независимая причина того, что диэлектрический материал также позволяет приложить большее напряжение к конденсатору? (Таким образом, диэлектрик увеличивает ° C и допускает более В .)
Как полярный характер молекул воды помогает объяснить относительно большую диэлектрическую проницаемость воды? (См. Рисунок 7.)
Искры возникают между пластинами заполненного воздухом конденсатора при более низком напряжении, когда воздух влажный, чем сухой. Объясните почему, учитывая полярный характер молекул воды.
Вода имеет большую диэлектрическую проницаемость, но редко используется в конденсаторах. Объяснить, почему.
Мембраны в живых клетках, включая клетки человека, характеризуются разделением заряда через мембрану. Таким образом, мембраны представляют собой заряженные конденсаторы, важные функции которых связаны с разностью потенциалов на мембране. Требуется ли энергия для разделения этих зарядов в живых мембранах, и если да, то является ли ее источником метаболизм пищевой энергии или каким-либо другим источником?
Рисунок 8.Полупроницаемая мембрана клетки имеет разную концентрацию ионов внутри и снаружи. Диффузия перемещает ионы K ⁺ (калий) и Cl ^— (хлорид) в показанных направлениях, пока кулоновская сила не остановит дальнейший перенос. Это приводит к слою положительного заряда снаружи, слою отрицательного заряда внутри и, следовательно, к напряжению на клеточной мембране. Мембрана обычно непроницаема для Na ⁺ (ионы натрия).
Задачи и упражнения
Какой заряд сохраняется в конденсаторе 180 мкФ, когда к нему приложено 120 В?
Найдите накопленный заряд, когда 5.50 В подается на конденсатор емкостью 8,00 пФ.
Какой заряд хранится в конденсаторе в Примере 1?
Рассчитайте напряжение, приложенное к конденсатору 2,00 мкФ, когда он имеет заряд 3,10 мкКл.
Какое напряжение необходимо подать на конденсатор емкостью 8,00 нФ для накопления заряда 0,160 мкКл?
Какая емкость необходима для хранения 3,00 мкКл заряда при напряжении 120 В?
Какая емкость терминала большого генератора Ван-де-Граафа, учитывая, что он хранит 8?00 мкКл заряда при напряжении 12,0 МВ?
Найдите емкость конденсатора с параллельными пластинами, площадь пластин которого составляет 5,00 м ², разделенных слоем тефлона 0,100 мм.
(a) Какова емкость конденсатора с параллельными пластинами, площадь пластин которого составляет 1,50 м ², разделенных 0,0200 мм неопренового каучука? (b) Какой заряд он держит, когда к нему приложено 9,00 В?
Интегрированные концепции. Шутник подает 450 В на 80.Конденсатор 0 мкФ, а затем бросает его ничего не подозревающей жертве. Палец пострадавшего обгорел от разряда конденсатора через 0,200 г мяса. Какое повышение температуры мяса? Разумно ли предполагать отсутствие изменения фазы?
Необоснованные результаты. (a) Определенный конденсатор с параллельными пластинами имеет пластины площадью 4,00 м ², разделенные 0,0100 мм нейлона, и накапливает 0,170 Кл заряда. Какое приложенное напряжение? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения являются ответственными или противоречивыми?
Глоссарий
конденсатор: устройство, накапливающее электрический заряд
емкость: количество заряда на единицу вольт
диэлектрик: изолирующий материал
диэлектрическая прочность: максимальное электрическое поле, выше которого изоляционный материал начинает разрушаться и проводить
конденсатор с параллельными пластинами: две идентичные проводящие пластины, разделенные расстоянием
полярная молекула: молекула с внутренним разделением заряда
Избранные решения проблем и упражнения
1.21,6 мК
3. 80.0 мС
5. 20,0 кВ
7. 667 пФ
9. (а) 4,4 мкФ; (б) 4.0 × 10 ⁻⁵ C
11. (а) 14,2 кВ; (b) Напряжение неоправданно велико, более чем в 100 раз больше напряжения пробоя нейлона; (c) Предполагаемый заряд неоправданно велик и не может храниться в конденсаторе таких размеров.
Kelly, P.F .: 9781482206357: Amazon.com: Books
Больше от этого автора
Около Элементы механики П.F. Kelly
«Этот учебник уникален во многих отношениях. Он дает читателю ощущение того, что он участвует в живом и личном разговоре о физике, привлекая ваше внимание с первой страницы. Передовые математические концепции вводятся в качестве прелюдии к дальнейшее обучение, сохраняя при этом соответствующий уровень для первого года курса, основанного на исчислении.Но самая новаторская особенность этого текста — акцент на размышлениях и рассуждениях о физике, начиная с основных принципов.Как учитель, я часто ставлю перед собой цель развить у своих учеников навыки критического анализа; этот учебник указывает путь ».
―Доктор Том Стил, Университет Саскачевана, Саскатун, Канада
« В этом восхитительно свежем взгляде на давно изношенный предмет классической ньютоновской механики Патрик Келли использует неформальный подход классного учителя , используя множество тщательно проработанных примеров, чтобы проиллюстрировать и развить концепции, представленные на каждом этапе пути, в который отправляются его читатели.Путешествие на самом деле охватывает очень многое. Исходя из основных кинематических понятий, таких как средняя скорость, мы в конечном итоге приходим к пониманию идей (например, того факта, что орбиты по закону силы обратных квадратов являются коническими сечениями), которые довольно сложны на этом вводном уровне.
Студенты, сталкивающиеся с изучением, более или менее одновременно, как базовой физики, так и основных математических инструментов, таких как вычисления, оценят ловкость, с которой Келли использует каждый набор идей, чтобы прояснить друг друга.Читатели быстро отнесутся к его увлекательному и отчетливо индивидуальному стилю с его частыми вспышками юмора и оценят глубину понимания, обеспечиваемую как множеством побочных эффектов, которые он предлагает, так и альтернативными подходами, которые он дает для многих примеров из дополнительных пунктов. зрения. Те, кто систематически работает с текстом и, по крайней мере, с выбором из 428 проблем, которые его дополняют, получат не только способность уверенно решать стандартные проблемы, но и ощущение того, что эта территория теперь является их родиной.»
— Ян Д. Лори, Университет Лидса, Великобритания, и автор книги A Unified Grand Tour по теоретической физике, третье издание (UnifiedGrandTours.org)
П.Ф. Келли — адъюнкт-профессор физики в Университете Аве Мария, Флорида, США. Ранее он занимал должность преподавателя в Государственном университете Северной Дакоты, Фарго, США. До этого он прошел постдокторантуру в Центре теоретической физики Массачусетского технологического института, Кембридж, США, и в Виннипегском институте теоретической физики Университета Виннипега, Манитоба, Канада.Он имеет степень бакалавра наук Университета Ватерлоо, Онтарио, Канада, и степень магистра и доктора философии Университета Торонто, Онтарио, Канада. Сферы его интересов включают теоретическую физику частиц, гравитационную, математическую и вычислительную физику.
8.1 Конденсаторы и емкость — Университетская физика, том 2
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Объясните понятие конденсатора и его емкости
Опишите, как оценить емкость системы проводов
Конденсатор — это устройство, используемое для хранения электрического заряда и электрической энергии.Он состоит как минимум из двух электрических проводников, разделенных расстоянием. (Обратите внимание, что такие электрические проводники иногда называют «электродами», но, точнее, они «обкладки конденсатора».) Пространство между конденсаторами может быть просто вакуумом, и в этом случае конденсатор будет известен как «Вакуумный конденсатор». Однако пространство обычно заполняется изолирующим материалом, известным как диэлектрик . (Вы узнаете больше о диэлектриках в разделах, посвященных диэлектрикам, далее в этой главе.) Объем накопителя в конденсаторе определяется свойством, называемым емкостью , , о котором вы узнаете больше чуть позже в этом разделе.
Конденсаторы
имеют различные применения: от фильтрации статического электричества, от радиоприема до накопления энергии в дефибрилляторах сердца. Обычно в промышленных конденсаторах две токопроводящие части расположены близко друг к другу, но не соприкасаются, как показано на рисунке 8.2. В большинстве случаев между двумя пластинами используется диэлектрик. Когда клеммы батареи подключены к первоначально незаряженному конденсатору, потенциал батареи перемещает небольшой заряд величиной Q с положительной пластины на отрицательную.Конденсатор в целом остается нейтральным, но заряды [латекс] + Q [/ латекс] и [латекс] \ text {-} Q [/ латекс] находятся на противоположных пластинах.
Рис. 8.2 Оба конденсатора, показанные здесь, были изначально разряжены перед подключением к батарее. Теперь у них на пластинах есть заряды [латекс] + Q [/ латекс] и [латекс] \ text {-} Q [/ latex] (соответственно). (a) Конденсатор с параллельными пластинами состоит из двух пластин противоположного заряда с площадью A, разделенной расстоянием d. (b) Катаный конденсатор имеет диэлектрический материал между двумя проводящими листами (пластинами).
Система, состоящая из двух идентичных параллельно проводящих пластин, разделенных расстоянием, называется конденсатором с параллельными пластинами (рисунок 8.3). Величина электрического поля в пространстве между параллельными пластинами равна [latex] E = \ sigma \ text {/} {\ epsilon} _ {0} [/ latex], где [latex] \ sigma [/ latex] обозначает поверхностная плотность заряда на одной пластине (напомним, что [latex] \ sigma [/ latex] — это заряд Q на площадь поверхности A ). Таким образом, величина поля прямо пропорциональна Q .
Рис. 8.3 Разделение зарядов в конденсаторе показывает, что заряды остаются на поверхности пластин конденсатора. Линии электрического поля в конденсаторе с параллельными пластинами начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами. Величина электрического поля в пространстве между пластинами прямо пропорциональна количеству заряда на конденсаторе.
Конденсаторы с разными физическими характеристиками (такими как форма и размер пластин) накапливают разное количество заряда для одного и того же приложенного напряжения В на своих пластинах.Емкость C конденсатора определяется как отношение максимального заряда Q , который может храниться в конденсаторе, к приложенному напряжению В на его пластинах. Другими словами, емкость — это наибольшая величина заряда на вольт, которая может храниться на устройстве:
[латекс] C = \ frac {Q} {V}. [/ Latex]
Единица измерения емкости в системе СИ — фарад (Ф), названная в честь Майкла Фарадея (1791–1867). Поскольку емкость — это заряд на единицу напряжения, один фарад равен одному кулону на один вольт, или
.
[латекс] 1 \ phantom {\ rule {0.{-6} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {F} [/ latex]). Конденсаторы могут быть разных форм и размеров (рис. 8.4).
Рисунок 8.4 Это некоторые типичные конденсаторы, используемые в электронных устройствах. Размер конденсатора не обязательно зависит от его емкости. (Источник: Windell Oskay)
Расчет емкости
Мы можем рассчитать емкость пары проводов с помощью следующего стандартного подхода.
Стратегия решения проблем: расчет емкости
Предположим, что конденсатор имеет заряд Q .
Определите электрическое поле [latex] \ stackrel {\ to} {\ textbf {E}} [/ latex] между проводниками. Если в расположении проводников присутствует симметрия, вы можете использовать закон Гаусса для этого расчета.
Найдите разность потенциалов между проводниками из
[латекс] {V} _ {B} — {V} _ {A} = \ text {-} \ underset {A} {\ overset {B} {\ int}} \ stackrel {\ to} {\ textbf {E}} · d \ stackrel {\ to} {\ textbf {l}}, [/ latex]

, где путь интеграции ведет от одного проводника к другому.Величина разности потенциалов тогда [латекс] V = | {V} _ {B} — {V} _ {A} | [/ латекс].
Зная В , определите емкость непосредственно из уравнения 8.1.
Чтобы показать, как работает эта процедура, мы теперь вычисляем емкости параллельных пластин, сферических и цилиндрических конденсаторов. Во всех случаях мы предполагаем вакуумные конденсаторы (пустые конденсаторы) без диэлектрического вещества в пространстве между проводниками.
Конденсатор с параллельными пластинами
Конденсатор с параллельными пластинами (рисунок 8.5) имеет две идентичные токопроводящие пластины, каждая с площадью поверхности A , разделенными расстоянием d . Когда на конденсатор подается напряжение В , он сохраняет заряд Q , как показано. Мы можем увидеть, как его емкость может зависеть от A и d , рассматривая характеристики кулоновской силы. Мы знаем, что сила между зарядами увеличивается с увеличением заряда и уменьшается с расстоянием между ними. Следует ожидать, что чем больше пластины, тем больше заряда они могут хранить.Таким образом, C должно быть больше для большего значения A . Точно так же, чем ближе пластины расположены друг к другу, тем сильнее на них притяжение противоположных зарядов. Следовательно, C должно быть больше для меньшего d .
Рисунок 8.5 В конденсаторе с параллельными пластинами, обкладки которого разнесены на расстояние d, каждая пластина имеет одинаковую площадь поверхности A.
Мы определяем поверхностную плотность заряда [латекс] \ сигма [/ латекс] на пластинах как
[латекс] \ sigma = \ frac {Q} {A}.{2}. [/ Latex] Поскольку электрическое поле [latex] \ stackrel {\ to} {\ textbf {E}} [/ latex] между пластинами однородно, разность потенциалов между пластинами составляет
[латекс] V = Ed = \ frac {\ sigma d} {{\ epsilon} _ {0}} = \ frac {Qd} {{\ epsilon} _ {0} A}. [/ Latex]
Следовательно, уравнение 8.1 дает емкость конденсатора с параллельными пластинами как
[латекс] C = \ frac {Q} {V} = \ frac {Q} {Qd \ text {/} {\ epsilon} _ {0} A} = {\ epsilon} _ {0} \ frac {A } {d}. [/ latex]
Обратите внимание на это уравнение, что емкость является функцией только геометрии и того, какой материал заполняет пространство между пластинами (в данном случае вакуум) этого конденсатора.Фактически, это верно не только для конденсатора с параллельными пластинами, но и для всех конденсаторов: емкость не зависит от Q или V . При изменении заряда соответственно изменяется и потенциал, так что Q / V остается постоянным.
Пример
Емкость и заряд в конденсаторе с параллельными пластинами
(a) Какова емкость пустого конденсатора с параллельными пластинами с металлическими пластинами, каждая из которых имеет площадь [латекс] 1.К нему применяется {3} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {V} [/ latex]?
Стратегия
Определение емкости C является прямым применением уравнения 8.3. Найдя C , мы сможем найти накопленный заряд, используя уравнение 8.1. {- 12} \ phantom {\ rule {0.{3} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {V} \ right) = 26.6 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ mu \ text {C} \ text {. } [/ латекс]
Значение
Этот заряд лишь немного больше, чем в типичных приложениях статического электричества. Поскольку воздух разрушается (становится проводящим) при напряженности электрического поля около 3,0 МВ / м, на этом конденсаторе больше не может храниться заряд при увеличении напряжения.
Пример
Конденсатор с параллельными пластинами, 1 Ф
Предположим, вы хотите построить конденсатор с параллельными пластинами емкостью 1.{-3} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {m} [/ latex]
Проверьте свое понимание
Убедитесь, что [latex] \ sigma \ text {/} V [/ latex] и [latex] {\ epsilon} _ {0} \ text {/} d [/ latex] имеют одинаковые физические единицы измерения.
Сферический конденсатор
Сферический конденсатор — это еще один набор проводников, емкость которых можно легко определить (рис. { 2} \ right) = \ frac {Q} {{\ epsilon} _ {0}}.{2}} = \ frac {Q} {4 \ pi {\ epsilon} _ {0}} \ left (\ frac {1} {{R} _ {1}} — \ frac {1} {{R} _ {2}} \ right). [/ Latex]
В этом уравнении разность потенциалов между пластинами равна [латекс] V = \ text {-} \ left ({V} _ {2} — {V} _ {1} \ right) = {V} _ {1 } — {V} _ {2} [/ latex]. Мы подставляем этот результат в уравнение 8.1, чтобы найти емкость сферического конденсатора:
[латекс] C = \ frac {Q} {V} = 4 \ pi {\ epsilon} _ {0} \ frac {{R} _ {1} {R} _ {2}} {{R} _ { 2} — {R} _ {1}}. [/ Latex]
Рисунок 8.6 Сферический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих сфер.Обратите внимание, что заряды на проводнике находятся на его поверхности.
Пример
Емкость изолированной сферы
Рассчитайте емкость одиночной изолированной проводящей сферы радиусом [латекс] {R} _ {1} [/ latex] и сравните ее с уравнением 8.4 в пределе как [латекс] {R} _ {2} \ to \ infty [/латекс].
Стратегия
Мы предполагаем, что заряд на сфере равен Q , и поэтому выполняем четыре шага, описанные ранее. Мы также предполагаем, что другой проводник представляет собой концентрическую полую сферу бесконечного радиуса.{2}} = \ frac {1} {4 \ pi {\ epsilon} _ {0}} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ frac {Q} {{R} _ {1}} . [/ латекс]
Таким образом, емкость изолированной сферы равна
.
[латекс] C = \ frac {Q} {V} = Q \ frac {4 \ pi {\ epsilon} _ {0} {R} _ {1}} {Q} = 4 \ pi {\ epsilon} _ {0} {R} _ {1}. [/ Latex]
Значение
Тот же результат может быть получен, если взять предел уравнения 8.4 как [latex] {R} _ {2} \ to \ infty [/ latex]. Таким образом, одиночная изолированная сфера эквивалентна сферическому конденсатору, внешняя оболочка которого имеет бесконечно большой радиус.
Проверьте свое понимание
Радиус внешней сферы сферического конденсатора в пять раз превышает радиус его внутренней оболочки. Каковы размеры этого конденсатора, если его емкость 5,00 пФ?
Показать решение
Цилиндрический конденсатор
Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров (рисунок 8.7). Внутренний цилиндр радиуса [латекс] {R} _ {1} [/ латекс] может быть либо оболочкой, либо полностью твердым.Внешний цилиндр представляет собой оболочку внутреннего радиуса [латекс] {R} _ {2} [/ латекс]. Мы предполагаем, что длина каждого цилиндра составляет х и что избыточные заряды [латекс] + Q [/ латекс] и [латекс] \ text {-} Q [/ латекс] находятся на внутреннем и внешнем цилиндрах соответственно.
Рисунок 8.7 Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров. Здесь заряд на внешней поверхности внутреннего цилиндра положительный (обозначен [латекс] + [/ латекс]), а заряд на внутренней поверхности внешнего цилиндра отрицательный (обозначен [латекс] — [/ латекс] ).
Без учета краевых эффектов электрическое поле между проводниками направлено радиально наружу от общей оси цилиндров. Используя гауссову поверхность, показанную на рисунке 8.7, мы имеем
[латекс] \ underset {S} {\ oint} \ stackrel {\ to} {\ textbf {E}} · \ hat {\ textbf {n}} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} dA = E \ left (2 \ pi rl \ right) = \ frac {Q} {{\ epsilon} _ {0}}. [/ Latex]
Следовательно, электрическое поле между цилиндрами равно
[латекс] \ stackrel {\ to} {\ textbf {E}} = \ frac {1} {2 \ pi {\ epsilon} _ {0}} \ phantom {\ rule {0.{{R} _ {2}} = \ frac {Q} {2 \ pi {\ epsilon} _ {0} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} l} \ text {ln} \ frac { {R} _ {2}} {{R} _ {1}}. [/ Latex]
Таким образом, емкость цилиндрического конденсатора составляет
[латекс] C = \ frac {Q} {V} = \ frac {2 \ pi {\ epsilon} _ {0} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} l} {\ text {ln} \ left ({R} _ {2} \ text {/} {R} _ {1} \ right)}. [/ latex]
Как и в других случаях, эта емкость зависит только от геометрии расположения проводников. Важным применением уравнения 8.6 является определение емкости на единицу длины коаксиального кабеля , который обычно используется для передачи изменяющихся во времени электрических сигналов.Коаксиальный кабель состоит из двух концентрических цилиндрических проводников, разделенных изоляционным материалом. (Здесь мы предполагаем наличие вакуума между проводниками, но физика качественно почти такая же, когда пространство между проводниками заполнено диэлектриком.) Эта конфигурация экранирует электрический сигнал, распространяющийся по внутреннему проводнику, от паразитных электрических полей, внешних по отношению к проводнику. кабель. Ток течет в противоположных направлениях во внутреннем и внешнем проводниках, при этом внешний проводник обычно заземлен.Теперь из уравнения 8.6 емкость коаксиального кабеля на единицу длины равна
.
[латекс] \ frac {C} {l} = \ frac {2 \ pi {\ epsilon} _ {0}} {\ text {ln} \ left ({R} _ {2} \ text {/} { R} _ {1} \ right)}. [/ Latex]
В практических приложениях важно выбирать конкретные значения C / l . Это может быть достигнуто за счет соответствующего выбора радиусов проводников и изоляционного материала между ними.
Проверьте свое понимание
Когда цилиндрический конденсатор получает заряд 0.500 нКл измеряется разность потенциалов между цилиндрами 20,0 В. а) Какова емкость этой системы? (b) Если длина цилиндров составляет 1,0 м, каково соотношение их радиусов?
Показать решение
Несколько типов конденсаторов, которые можно использовать на практике, показаны на рис. 8.4. Обычные конденсаторы часто состоят из двух небольших кусочков металлической фольги, разделенных двумя небольшими кусочками изоляции (см. Рисунок 8.2 (b)). Металлическая фольга и изоляция покрыты защитным покрытием, а два металлических вывода используются для подключения фольги к внешней цепи.Некоторые распространенные изоляционные материалы — это слюда, керамика, бумага и антипригарное покрытие Teflon ™.
Другой популярный тип конденсатора — электролитический конденсатор. Он состоит из окисленного металла в проводящей пасте. Основным преимуществом электролитического конденсатора является его высокая емкость по сравнению с другими распространенными типами конденсаторов. Например, емкость одного типа алюминиевого электролитического конденсатора может достигать 1,0 F. Однако вы должны быть осторожны при использовании электролитического конденсатора в цепи, потому что он работает правильно только тогда, когда металлическая фольга находится под более высоким потенциалом, чем проводящая паста.Когда возникает обратная поляризация, электролитическое действие разрушает оксидную пленку. Этот тип конденсатора не может быть подключен к источнику переменного тока, потому что в половине случаев переменное напряжение будет иметь неправильную полярность, поскольку переменный ток меняет свою полярность (см. Схемы переменного тока в цепях переменного тока).
Конденсатор переменного тока (рисунок 8.8) имеет два набора параллельных пластин. Один набор пластин закреплен (обозначен как «статор»), а другой набор пластин прикреплен к валу, который может вращаться (обозначается как «ротор»).Поворачивая вал, можно изменять площадь поперечного сечения в перекрытии пластин; следовательно, емкость этой системы может быть настроена на желаемое значение. Настройка конденсаторов находит применение в любом типе радиопередачи и при приеме радиосигналов от электронных устройств. Каждый раз, когда вы настраиваете автомобильное радио на любимую станцию, думайте о емкости.
Рисунок 8.8 В конденсаторе переменного тока емкость можно регулировать, изменяя эффективную площадь пластин.(кредит: модификация работы Робби Спроула)
Символы, показанные на рисунке 8.9, представляют собой схемные изображения различных типов конденсаторов. Обычно мы используем символ, показанный на рис. 8.9 (а). Символ на Рисунке 8.9 (c) представляет конденсатор переменной емкости. Обратите внимание на сходство этих символов с симметрией конденсатора с параллельными пластинами. Электролитический конденсатор представлен символом на рис. 8.9 (b), где изогнутая пластина обозначает отрицательный вывод.
Рисунок 8.9 Здесь показаны три различных схемных представления конденсаторов. Символ в (а) является наиболее часто используемым. Символ в (b) представляет собой электролитический конденсатор. Символ в (c) представляет конденсатор переменной емкости.
Интересный прикладной пример модели конденсатора взят из клеточной биологии и имеет дело с электрическим потенциалом в плазматической мембране живой клетки (рис. 8.10). Клеточные мембраны отделяют клетки от их окружения, но позволяют некоторым отобранным ионам проходить внутрь или из клетки.{\ text {-}} [/ latex] (хлорид) ионы в показанных направлениях, пока кулоновская сила не остановит дальнейшую передачу. Таким образом, внешняя поверхность мембраны приобретает положительный заряд, а ее внутренняя поверхность приобретает отрицательный заряд, создавая разность потенциалов на мембране. Мембрана обычно непроницаема для Na + (ионов натрия).
Посетите PhET Explorations: Capacitor Lab, чтобы узнать, как работает конденсатор. Измените размер пластин и добавьте диэлектрик, чтобы увидеть влияние на емкость.Измените напряжение и посмотрите, как на пластинах накапливаются заряды. Наблюдайте за электрическим полем в конденсаторе. Измерьте напряжение и электрическое поле.
Сводка
Конденсатор — это устройство, которое накапливает электрический заряд и электрическую энергию. Количество заряда, которое может хранить вакуумный конденсатор, зависит от двух основных факторов: приложенного напряжения и физических характеристик конденсатора, таких как его размер и геометрия.
Емкость конденсатора — это параметр, который говорит нам, сколько заряда может храниться в конденсаторе на единицу разности потенциалов между его пластинами.Емкость системы проводников зависит только от геометрии их расположения и физических свойств изоляционного материала, заполняющего пространство между проводниками. Единицей измерения емкости является фарад, где [латекс] 1 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {F} = 1 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {C } \ text {/} 1 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {V}. [/ latex]
Концептуальные вопросы
Зависит ли емкость устройства от приложенного напряжения? Зависит ли емкость устройства от заряда, находящегося на нем?
Показать решение
Не могли бы вы разместить пластины конденсатора с параллельными пластинами ближе друг к другу или дальше друг от друга, чтобы увеличить их емкость?
Значение емкости равно нулю, если пластины не заряжены.Правда или ложь?
Показать решение
Если пластины конденсатора имеют разные площади, будут ли они заряжаться одинаково, когда конденсатор подключен к батарее?
Зависит ли емкость сферического конденсатора от того, какая сфера заряжена положительно или отрицательно?
Показать решение
Проблемы
Какой заряд хранится в конденсаторе [латекс] 180,0 \ text {-} \ mu \ text {F} [/ latex], когда к нему приложено 120,0 В?
Показать решение
Найдите накопленный заряд, когда 5.50 В подается на конденсатор емкостью 8,00 пФ.
Рассчитайте напряжение, приложенное к конденсатору [latex] 2.00 \ text {-} \ mu \ text {F} [/ latex], когда он содержит [latex] 3.10 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ mu \ text {C} [/ latex] заряда.
Показать решение
Какое напряжение необходимо подать на конденсатор емкостью 8,00 нФ для накопления заряда 0,160 мкКл?
Какая емкость необходима для хранения [латекса] 3,00 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ mu \ text {C} [/ latex] заряда при напряжении 120 В?
Показать решение
Какая емкость терминала большого генератора Ван-де-Граафа, учитывая, что он хранит 8?{2} [/ латекс]. Какое расстояние между его пластинами?
Набор параллельных пластин имеет емкость [латекс] 5,0 \ text {µ} \ text {F} [/ latex]. Какой заряд нужно добавить к пластинам, чтобы разность потенциалов между ними увеличилась на 100 В?
Показать решение
Считайте Землю сферическим проводником радиусом 6400 км и рассчитайте ее емкость.
Если емкость на единицу длины цилиндрического конденсатора составляет 20 пФ / м, каково отношение радиусов двух цилиндров?
Показать решение
Пустой конденсатор с параллельными пластинами имеет емкость [латекс] 20 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} µ \ text {F} [/ latex]. Сколько заряда должно стечь с пластин, прежде чем напряжение на них снизится на 100 В?
Глоссарий
емкость
количество хранимого заряда на единицу вольт
конденсатор
Устройство, накапливающее электрический заряд и электрическую энергию
диэлектрик
изоляционный материал, используемый для заполнения пространства между двумя пластинами
конденсатор с параллельными пластинами
система двух идентичных параллельных проводящих пластин, разделенных расстоянием
Лицензии и авторские права
Конденсаторы и емкость.