В помощь изучающему электронику

Единица емкости фарада (ф) — емкость такого конденсатора, увеличение заряда которого на 1 кулон (к) вызывает повышение разности потенциалов между обкладками конденсатора на 1 в:

С — емкость, ф;
   Q — количество электричества, к;
   U — напряжение, в.
На практике обычно пользуются значительно более мелкими единицами емкости см Таблицу 1.

Напряженность поля Е между двумя пластинами (обкладками) конденсатора вычисляется по формуле

U — напряжение между обкладками, S;
   a — расстояние между пластинами, м.
Так как на обеих пластинах конденсатора накапливаются заряды противоположной полярности, то эти пластины взаимно притягиваются с силой F. Она рассчитывается в ньютонах (н) следующим образом:

Накопленная в конденсаторе энергия, определяемая в джоулях (дж), равна:

С —емкость, ф;
   U—напряжение, в.
  Во время заряда или разряда конденсатора величина протекающего тока изменяется. Мгновенное значение тока выражается формулой:

ΔU_с — изменение напряжения на обкладках конденсатора за время Δt.
  Эта формула имеет важное практическое значение, она показывает, что напряжение на конденсаторе при его заряде не сразу достигает своего максимального значения.

Рис. 2

Точно так же при разряде конденсатора напряжение убывает до нуля не сразу, а постепенно. Конденсатору всегда присущи потери, которые можно представить себе в виде омического сопротивления, соединенного последовательно или параллельно с конденсатором. Если сопротивление Rv включено последовательно с конденсатором (без потерь) то при заряде его от источника, э.д.с. которого равна Е, а внутреннее сопротивление равно нулю (рис. 2), зарядный ток i_зар и напряжение на обкладках конденсатора U_с будут меняться по закону

Е — э. д. с., в;
   t — время, прошедшее с момента начала заряда, сек.
 Величина CR_V имеет размерность времени, так как (а • сек/ в) * (в/a) = сек, Ее называют постоянной времени τ конденсатора и она характеризует качество конденсатора и требует учета на временах приближающихся к собственной τ. Rv определяет и мощность потерь при работе конденсатора в цепях переменного тока.

По тем же законам изменяется ток и при включении последовательно с конденсатором резистора R.

Причем время нарастания для RC цепочки равно:

А время нарастания определяется по графику переходного процесса:

Здесь T_a = t₂ - t₁. Следует обратить ваше внимание, что Э.Д.С. самоиндукции в переключающих схемах с большими паразитными индуктивностями определяется максимальной скоростью нарастания тока. Контроль и точное измерение (или по крайней мере достаточно точная оценка) скорости нарастания тока является весьма важным для обеспечения надежности таких ключей.

При Δt -> 0, получаем мгновенные значения скорости изменения тока. Оно наиболее точно характеризует характер изменения величины и может быть записано в виде:
 

Постоянная времени τ характеризует скорость заряда или разряда конденсатора:
 

где:

С — емкость, мкф;
   R_v— сопротивление, Мом_.
 При разрядке:

По прошествии интервала времени t_н ≈0,7τ величина напряжения (или тока) достигает половины максимального значения.
Известно много схем, свойства которых обусловлены величиной постоянной времени.
  Дифференцирующая цепь (рис. 3):

f частота гц.
  Интегрирующая цепь (рис. 4)

ε_r— относительная диэлектрическая проницаемость (или просто диэлектрическая проницаемость) — величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия между электрическими зарядами в данной среде меньше, чем в вакууме;
ε₀ = 8,86 • 10^-12 ф/м= 8,86 пф/м — электрическая постоянная, численно равная абсолютной диэлектрической проницаемости вакуума.
 Диэлектрическая проницаемость воздуха равна единице (е_г= 1). Значения диэлектрической проницаемости некоторых материалов приведены в табл. 4.

F—площадь пластин, см²;

а — расстояние между пластинами (толщина диэлектрика), см.
 Для конденсатора с числом пластин п емкость

I —длина кабеля, см;
   D — внутренний диаметр наружного проводника, см;
   d — внешний диаметр внутреннего проводника, см.
 Емкость двухпроводной линии

l —длина линии, см;

а —расстояние между проводами, см;
  D — диаметр провода, см.
Емкость прямого провода, параллельного земле (при условии l>h>D),

/ —длина провода, см;
   h — расстояние от земли, см;
   D — диаметр провода, см.