Лекція 1. Загальні поняття та визначення в електротехніці

Ємнісний елемент – це елемент електричного кола з двома виводами, в якому відбувається запасання (накопичення) електричної енергії (енергії електричного поля), пов’язане з протіканням в електричному колі електричного струму. При цьому вважається, що в такому елементі відсутні втрати електричної енергії та не відбувається запасання магнітної енергії (енергії магнітного поля).

Кількісною мірою ємнісного елемента є ємність C.

Графічно ємнісний елемент позначається як на рис. 1.15.

Рис. 1.15. Графічне позначення ємнісного елемента

Узгоджені напрямки напруги на виводах ємнісного елемента та струму, що протікає крізь цей елемент, показані на рис. 1.15.

Найпростішим прикладом ємнісного елемента може слугувати високоякісний конденсатор постійної ємності. В даному випадку категорія якості характеризуватиме відсутність індуктивності виводів та об кладок конденсатора, втрат енергії у виводах, пластинах та діелектрику.

Відомо, що заряд q, який накопичується на пластинах конденсатора, та напруга на його виводах, пов’язані співвідношенням

                                                            (1.12)

Де C - електрична ємність, яка вимірюється у фарадах (Ф).

Диференціювання (1.12) приводить до співвідношення

                                        (1.13)

Співвідношення (1.13) свідчить про те, що струм, який протікає крізь ємнісний елемент, визначається швидкістю змінення напруги на виводах цього елемента.

При постійній напрузі на виводах ємнісного елемента струм крізь нього, звичайно, не протікатиме (дорівнюватиме нулю), що відповідає розриву електричного кола.

Отже в електричних колах постійного струму ємнісний елемент не проявлятиме своїх властивостей, сприймається як розрив кола та може бути замінений таким розривом. Все це пояснює відсутність ємнісних елементів в електричних колах постійного струму.

На рис. 1.16 умовно графічно відображене електричне поле, яке існує всередині ємнісного елемента між його обкладинками.

Рис. 1.16. Графічне умовне відображення електричного поля між обкладинками ємнісного елемента

Як видно, на відміну від магнітного поля силові лінії електричного поля не замкнені, вони починаються і закінчуються на електричних зарядах, тобто починаються і закінчуються на обкладинках ємнісного елемента. Як і при відображенні магнітного поля, згущення силових ліній вказує на підвищення напруженості електричного поля.