А так ли хорошо знаком вам конденсатор?

В правой руке я держал… сосуд, другою же рукой пробовал извлечь искры из наэлектризованного ствола. Вдруг моя правая рука была поражена с такой силой, что все тело содрогнулось как от удара молнии… я думал, что пришел конец. Питер ван Мушенбрук

При проведении экспериментов лейденская банка, покрытая станиолем, соединялась с проводом, через который наэлектризовывались полусферы… Генри Кавендиш

Моя первая попытка отклонить пучок катодных лучей состояла в пропускании его между двумя металлическими пластинками… и в создании электрического поля между пластинками. Джозеф Джон Томсон

…разность потенциалов двух проводников пропорциональна их зарядам …коэффициент пропорциональности назвали емкостью, а систему двух проводников – конденсатором. Ричард Фейнман

А так ли хорошо знаком вам

?

конденсатор

Не слишком ли много чести одному прибору в рубрике, традиционно посвященной фундаментальным законам, явлениям и понятиям? Во-первых, уже более двух с половиной столетий он – непременный участник множества важнейших исследований. Открытие «лейденской банки» просто произвело революцию в опытах с электричеством, а в дальнейшем конденсаторы применялись во всех решающих экспериментах, в которых рождалась современная наука, вплоть до подтверждения теории относительности. Во-вторых, конденсаторы до сих пор крайне важны для практики. Разрядка конденсатора в лампе-вспышке, возбуждение лазеров и люминесцентных ламп, действие дефибрилляторов, возвращающих пациента к жизни пропусканием через сердце импульсов тока, – лишь немногие области их применения. А что говорить о телевизорах и радиоприемниках, карманных калькуляторах и больших вычислительных машинах, микрофонах и телефонах и о многих других средстввах коммуникации! Везде, где используются интегральные схемы, можно найти конденсаторы. Правда, они уже ничем не напоминают первые устройства для накопления зарядов – миниатюризация литровой «лейденской банки» позволила бы уместить ее в элементе, еле различимом на булавочной головке. Ну, и в-третьих, вы не раз столкнетесь с конденсаторами в школьном курсе физики. Какое поле в них образуется, какие возможны варианты их соединения, как они накапливают и отдают энергию, как ведут себя в цепях постоянного или переменного тока, как пролетают через них заряженные частицы, как с их помощью принимают и передают информацию – вот вопросы, на которые надо уметь отвечать. Надеемся, этот выпуск «Калейдоскопа» поможет вам с ними справиться.

Вопросы и задачи

1. Можно ли зарядить «лейденскую банку», не заземляя одну из ее $обкладок?^{2.}$ Как изменится напряженность поля между обкладками уединенного плоского конденсатора, если на одной из обкладок заряд будет увеличен в два раза?

2. В каком случае сила взаимодействия между обкладками помещенного в жидкий диэлектрик заряженного конденсатора: а) прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости среды; б) обратно пропорциональна $ей?^{4.}$ Плоский воздушный конденсатор, пластины которого расположены горизонтально, наполовину залит жидким диэлектриком с проницаемостью $\varepsilon$. Какую часть конденсатора надо залить этим же диэлектриком при вертикальном расположении пластин, чтобы емкости в обоих случаях были $одинаковы?^{5.}$ Найдите емкость батареи конденсаторов, изображенной на рисунке 1, если емкость каждого конденсатора равна $С.^{6.}$ Чему равна емкость $C_{x}$, если общая емкость представленной на рисунке 2 схемы равна 2С?

Рис. 1

Рис. 2

7. Четыре одинаковые металлические пластины расположены в воздухе на одинаковых расстояниях друг от друга и соединены проводником, как указано на рисунке 3. Определите емкость такой системы, если емкость каждой отдельно взятой пары пластин равна $C_{0}.^{8.}$ Заряженный конденсатор подключили параллельно к такому же, но незаряженному. Во сколько раз изменилась энергия поля первого $конденсатора?^{9.}$ В заряженный конденсатор вставляют край пластины из диэлектрика. $Что^{Рис.} 3$