Номер 2, страница 45, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 73. Конденсаторы. Вопросы и задания - номер 2, страница 45.

Условие.

2. От чего зависит электрическая ёмкость конденсатора?

Решение.

Решение

Электрическая ёмкость конденсатора — это физическая величина, характеризующая его способность накапливать электрический заряд. По определению, ёмкость равна отношению заряда $\text{q}$, накопленного на одной из обкладок конденсатора, к разности потенциалов (напряжению) $\text{U}$ между обкладками:

$C = \frac{q}{U}$

Несмотря на эту формулу, ёмкость конденсатора не зависит ни от заряда на его обкладках, ни от напряжения между ними. Эти величины пропорциональны друг другу, а их отношение $\text{C}$ является постоянной величиной для данного конденсатора. Электрическая ёмкость зависит исключительно от физических характеристик самого конденсатора: его геометрии и материала диэлектрика.

Основные факторы, от которых зависит ёмкость:

1. Геометрические параметры. К ним относятся форма и размеры проводников (обкладок), а также расстояние между ними. Для наиболее распространённого типа — плоского конденсатора — ёмкость прямо пропорциональна площади $\text{S}$ взаимного перекрытия его пластин. Чем больше площадь пластин, тем больше заряда они могут удержать при том же напряжении, а значит, ёмкость выше. В то же время, ёмкость обратно пропорциональна расстоянию $\text{d}$ между пластинами. Уменьшение зазора между пластинами увеличивает напряжённость электрического поля, что при том же заряде уменьшает разность потенциалов и, следовательно, увеличивает ёмкость.
2. Свойства диэлектрика. Пространство между обкладками конденсатора заполнено диэлектрическим материалом (или вакуумом). Ёмкость конденсатора прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости $\epsilon$ вещества, находящегося между обкладками. Диэлектрик ослабляет электрическое поле внутри конденсатора, что позволяет накопить на обкладках больший заряд при том же напряжении.

Эти зависимости для плоского конденсатора объединяются в следующей формуле:

$C = \frac{\epsilon \epsilon_0 S}{d}$

где:

• $\text{C}$ — электрическая ёмкость;
• $\epsilon$ — относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками;
• $\epsilon_0$ — электрическая постоянная (диэлектрическая проницаемость вакуума, $\epsilon_0 \approx 8.85 \cdot 10^{-12}$ Ф/м);
• $\text{S}$ — площадь перекрытия пластин конденсатора;
• $\text{d}$ — расстояние между пластинами.

Таким образом, изменяя площадь пластин, расстояние между ними или используя различные диэлектрики, можно управлять ёмкостью конденсатора.

Ответ: Электрическая ёмкость конденсатора зависит от его геометрических характеристик (формы и размеров обкладок, расстояния между ними) и от диэлектрических свойств среды, заполняющей пространство между обкладками. Она не зависит от заряда конденсатора и напряжения на нём.