L формула в физике: Ошибка: 404 Материал не найден

28.3: Сокращение длины – Physics LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

• OpenStax
• OpenStax

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Описывать правильную длину.
• Рассчитать сокращение длины.
• Объясните, почему мы не замечаем эти эффекты в повседневных масштабах.

Вы когда-нибудь ездили по дороге, которая кажется бесконечной? Если смотреть вперед, то можно сказать, что осталось пройти около 10 км. Другой путешественник мог бы сказать, что впереди дорога длиной около 15 км. Однако если бы вы оба измерили дорогу, вы бы согласились. Путешествуя с обычной скоростью, расстояние, которое вы оба измеряете, будет одинаковым. Однако в этом разделе вы прочтете, что это неверно для релятивистских скоростей. Близкие к скорости света, измеренные расстояния не совпадают, если их измеряют разные наблюдатели.

Надлежащая длина

Одна вещь, с которой соглашаются все наблюдатели, — это относительная скорость. Хотя часы измеряют разное прошедшее время для одного и того же процесса, они все же соглашаются, что относительная скорость, то есть расстояние, деленное на прошедшее время, одинакова. Это означает, что расстояние также зависит от относительного движения наблюдателя. Если два наблюдателя видят разное время, то они должны также видеть разные расстояния, чтобы относительная скорость была одинаковой для каждого из них. 9{-6} с\справа) = 0,627 км. \label{28.4.2}\] Расстояние между одними и теми же двумя событиями (рождением и распадом мюона) зависит от того, кто его измеряет и как они движутся относительно него.

СОБСТВЕННАЯ ДЛИНА

Собственная длина \(L_{0}\) — это расстояние между двумя точками, измеренное наблюдателем, который находится в покое относительно обеих точек.

Наблюдатель, находящийся на Земле, измеряет правильную длину \(L_{0}\), потому что точки, в которых рождается и распадается мюон, неподвижны относительно Земли. Для мюона Земля, воздух и облака движутся, поэтому расстояние \(L\), которое он видит, не является правильной длиной.

Сокращение длины

Чтобы составить уравнение, связывающее расстояния, измеренные разными наблюдателями, отметим, что скорость относительно земного наблюдателя в нашем примере с мюоном определяется выражением \[v = \frac{L_{0}}{\Delta t}.\label{28.4.3}\] Время относительно земного наблюдателя равно \(\Delta t\), так как измеряемый объект движется относительно этого наблюдателя. Скорость относительно движущегося наблюдателя определяется выражением \[v = \frac{L}{\Delta t_{0}}.\label{28.4.4}\] Движущийся наблюдатель движется вместе с мюоном и поэтому наблюдает собственное время \(\Дельта t_{0}\). Две скорости идентичны; таким образом, \[\frac{L_{0}}{\Delta t} = \frac{L}{\Delta t_{0}}.\label{28..4.5}\] Мы знаем, что \(\Delta t = \gamma \Delta t_{0}\). Подстановка этого уравнения в приведенное выше соотношение дает \[L = \frac{L_{0}}{\gamma}.

Если мы измерим длину всего, что движется относительно нашей системы координат, мы обнаружим, что его длина \(L\) меньше правильной длины \(L_{ 0}\), которые были бы измерены, если бы объект был неподвижен. Например, в системе отсчета мюона расстояние между точками его рождения и распада меньше. Эти точки неподвижны относительно Земли, но движутся относительно мюона. Облака и другие объекты также стягиваются вдоль направления движения в системе отсчета мюона.

Пример \(\PageIndex{1}\): Вычисление сокращения длины: расстояние между звездами сокращается, когда вы путешествуете с большой скоростью:

Предположим, что астронавт, такой как близнец, описанный в “Одновременности и замедлении времени”, движется так быстро, что \(\gamma = 30.00\). (a) Она путешествует с Земли к ближайшей звездной системе, Альфа Центавра, на расстоянии 4300 световых лет (световых лет), как было измерено земным наблюдателем.

Во-первых, обратите внимание, что световой год (ly) — это удобная единица измерения расстояния в астрономической шкале — это расстояние, которое свет проходит за год. Для части (а) обратите внимание, что расстояние в 4300 световых лет между Альфой Центавра и Землей является правильным расстоянием \(l_0\), потому что оно измерено связанным с Землей наблюдателем, для которого обе звезды (приблизительно) неподвижны. Для астронавта Земля и Альфа Центавра движутся с одинаковой скоростью, поэтому расстояние между ними равно сокращенной длине \(L\). В части (b) нам дано \(\gamma\), поэтому мы можем найти \(v\), переформулировав определение \(\gamma\), чтобы выразить \(v\) через \(c \).

Решение для (a)

1. Определите известные значения: \(L_0 – 4,300 \, световых лет; \, \gamma = 30,00\)
2. Определите неизвестное: \(L\)
3. Выберите подходящее уравнение: \(L = \frac{L_0}{\gamma}\)
4. Перестройте уравнение для решения неизвестного; \[L = \dfrac{L_0}{\gamma}\] \[= \dfrac{4,300 \, ly}{30,00}\] \[= 0,1433 \, ly\]

Решение для (b)

1. Определите известное: \(\gamma = 30.00\) 92} = 1 – \dfrac{1}{900,0} = 0,99888….\]

   Извлекая квадратный корень, мы находим \[\dfrac{v}{c} = 0,99944,\], которое переставляется для получения значение скорости \[v = 0,9994c.\]

   Обсуждение

   Во-первых, помните, что нельзя округлять расчеты до тех пор, пока не будет получен окончательный результат, иначе можно получить ошибочные результаты. Это особенно верно для расчетов специальной теории относительности, где различия могут быть обнаружены только после нескольких знаков после запятой. Релятивистский эффект здесь велик (γ=30,00), и мы видим, что скорость приближается (не равняется) к скорости света. Поскольку расстояние, измеряемое астронавтом, намного меньше, астронавт может преодолеть его за гораздо меньшее время в своем теле.

   Люди могут быть отправлены на очень большие расстояния (тысячи или даже миллионы световых лет) и состариться в пути всего на несколько лет, если они будут двигаться с чрезвычайно высокой скоростью. Но, подобно эмигрантам минувших веков, они навсегда покинут знакомую им Землю. Даже если бы они вернулись, на Земле прошли бы от тысяч до миллионов лет, уничтожив большую часть того, что существует сейчас. Существует также более серьезное практическое препятствие для путешествия с такими скоростями; для достижения таких высоких скоростей потребуются гораздо большие энергии, чем предсказывает классическая физика. Это будет обсуждаться в «Релятивистской энергии». 92}}\), мы видим, что при малых скоростях \((v < Это опять-таки экспериментальная проверка специальной теории относительности.

   Рисунок \(\PageIndex{41}\): Линии электрического поля высокоскоростной заряженной частицы сжимаются вдоль направления движения за счет сокращения длины. Это дает другой сигнал, когда частица проходит через катушку, что является экспериментально подтвержденным эффектом сокращения длины.

   Упражнение \(\PageIndex{1}\)

   Частица движется через атмосферу Земли со скоростью \(0,750c\). Для находящегося на Земле наблюдателя расстояние, которое он проходит, составляет 2,50 км. Какое расстояние проходит частица в системе отсчета частицы? 92}} = 1,65 \, км\]

   Сводка

   • Все наблюдатели соглашаются относительно относительной скорости.
   • Расстояние зависит от движения наблюдателя. Правильная длина \(L_0\) – это расстояние между двумя точками, измеренное наблюдателем, который находится в покое относительно обеих точек. Наземные наблюдатели измеряют правильную длину при измерении расстояния между двумя точками, стационарными относительно Земли. 2}} = \frac{L_0 {\gamma}\)

     Соавтор

     Пол Питер Урон (почетный профессор Калифорнийского государственного университета, Сакраменто) и Роджер Хинрикс (Государственный университет Нью-Йорка, Колледж в Освего) с соавторами: Ким Диркс (Оклендский университет) и Манджула Шарма (Сиднейский университет) ). Эта работа находится под лицензией OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

     ---

     Эта страница под названием 28.3: сокращение длины распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax.

     1. Наверх
     • Была ли эта статья полезной?

     1. Тип изделия

        Раздел или Страница

        Автор

        ОпенСтакс

        Лицензия

        СС BY

        Версия лицензии

        4,0

        Программа OER или Publisher

        ОпенСтакс

        Показать оглавление

        нет

     2. Теги

        1. сокращение длины
        2. правильной длины

     8.

     1 Конденсаторы и емкость – University Physics Volume 2

     Цели обучения

     К концу этого раздела вы сможете:

     • Объяснить понятия конденсатора и его емкости
     • Опишите, как оценить емкость системы проводников

     Конденсатор — это устройство, используемое для хранения электрического заряда и электрической энергии. Конденсаторы обычно имеют два электрических проводника, разделенных расстоянием. (Обратите внимание, что такие электрические проводники иногда называют «электродами», но правильнее было бы назвать их «пластинами конденсатора».) Пространство между конденсаторами может быть просто вакуумом, и в этом случае конденсатор называется «вакуумный конденсатор». Однако это пространство обычно заполнено изоляционным материалом, известным как диэлектрик. (Вы узнаете больше о диэлектриках в разделах, посвященных диэлектрикам, далее в этой главе.) Объем памяти в конденсаторе определяется свойством, называемым емкость , о которой вы узнаете подробнее чуть позже в этом разделе.

     Применение конденсаторов варьируется от фильтрации статического электричества от радиоприема до накопления энергии в сердечных дефибрилляторах. Как правило, коммерческие конденсаторы имеют две проводящие части, расположенные близко друг к другу, но не соприкасающиеся, как показано на рис. 8.2. В большинстве случаев между двумя пластинами используется диэлектрик. Когда клеммы батареи подключены к изначально незаряженному конденсатору, потенциал батареи перемещает небольшое количество заряда величиной 9.0258 Q от положительной пластины к отрицательной. Конденсатор в целом остается нейтральным, но с зарядами +Q+Q и -Q-Q, расположенными 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 плоскими пластинами состоит из двух пластин противоположного заряда площадью 90 258 A 90 259, разделенных расстоянием 90 258 d 90 259 . (b) Скрученный конденсатор имеет диэлектрический материал между двумя проводящими листами (пластинами).

     Система, состоящая из двух одинаковых пластин с параллельными проводниками, разделенных расстоянием, называется конденсатором с параллельными пластинами (рис. 8.3). Величина электрического поля в пространстве между параллельными пластинами равна E=σ/ε0E=σ/ε0, где σσ — поверхностная плотность заряда на одной пластине (напомним, что σσ — заряд Ом , приходящийся на площадь поверхности А). ). Таким образом, величина поля прямо пропорциональна Q .

     Рисунок 8.3 Разделение зарядов в конденсаторе показывает, что заряды остаются на поверхности пластин конденсатора. Линии электрического поля в конденсаторе с плоскими 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 их пластин) сохраняют разное количество заряда при одном и том же приложенном на их пластинах напряжении В . Емкость C конденсатора определяется как отношение максимального заряда Q , который может храниться в конденсаторе, к приложенному напряжению В на его обкладках. Другими словами, емкость — это наибольшее количество заряда на вольт, которое может храниться на устройстве:

     C=QV.C=QV.

     8.1

     Единицей измерения емкости в системе СИ является фарад (Ф), названный в честь Майкла Фарадея (1791–1867). Поскольку емкость — это заряд на единицу напряжения, один фарад равен одному кулону на один вольт, или

     1F=1C1V.1F=1C1V.

     По определению, конденсатор емкостью 1,0 Ф способен хранить 1,0 Кл заряда (очень большой заряд), когда разность потенциалов между его пластинами составляет всего 1,0 В. Таким образом, один фарад — это очень большая емкость. Типичные значения емкости находятся в диапазоне от пикофарад (1 пФ = 10–12 Ф) (1 пФ = 10–12 Ф) до миллифарад (1 мФ = 10–3 Ф) (1 мФ = 10–3 Ф), включая микрофарад (1 мкФ = 10–6 Ф1 мкФ = 10–10–3). 6Ф). Конденсаторы могут изготавливаться различных форм и размеров (рис. 8.4).

     Рисунок 8.4 Это некоторые типичные конденсаторы, используемые в электронных устройствах. Размер конденсатора не обязательно связан со значением его емкости. (кредит: Windell Oskay)

     Расчет емкости

     Мы можем рассчитать емкость пары проводников с помощью следующего стандартного подхода.

     Стратегия решения проблем

     Расчет емкости

     1. Предположим, что конденсатор имеет заряд Q .
     2. Определите электрическое поле E→E→ между проводниками. Если в расположении проводников присутствует симметрия, вы можете использовать закон Гаусса для этого расчета.
     3. 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|.
     4. С В известна, найдите емкость непосредственно из уравнения 8.1.

     Чтобы показать, как работает эта процедура, мы рассчитаем емкости пластинчатых, 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 плоскими пластинами (рис. 8.5) имеет две одинаковые проводящие пластины, каждая из которых имеет площадь поверхности А , разделенные расстоянием d . Когда на конденсатор подается напряжение В , он накапливает заряд Q , как показано на рисунке. Мы можем видеть, 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, С должно быть больше для большего значения A . Точно так же, чем ближе пластины друг к другу, тем сильнее притяжение к ним противоположных зарядов. Следовательно, C должно быть больше для меньшего d .

     Рисунок 8,5 В плоскопараллельном конденсаторе с пластинами, расположенными на расстоянии d , каждая пластина имеет одинаковую площадь поверхности A .

     Определим поверхностную плотность заряда σσ на пластинах как

     σ=QA. σ=QA.

     Из предыдущих глав мы знаем, что когда d мало, электрическое поле между пластинами достаточно однородно (без учета краевых эффектов) и что его величина определяется выражением

     E=σε0,E=σε0,

     , где константа ε0ε0 — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, ε0=8,85×10−12F/м.ε0=8,85×10−12F/м. Единица СИ Ф/м эквивалентна C2/N·m2.C2/N·m2. Поскольку электрическое поле E→E→ между пластинами однородно, разность потенциалов между пластинами равна

     .

     V=Ed=σdε0=Qdε0A.V=Ed=σdε0=Qdε0A.

     Следовательно, уравнение 8.1 дает емкость плоского конденсатора как

     C=QV=QQd/ε0A=ε0Ad.C=QV=QQd/ε0A=ε0Ad.

     8,3

     Обратите внимание, что из этого уравнения емкость является функцией только геометрии и того, какой материал заполняет пространство между пластинами (в данном случае вакуум) этого конденсатора. На самом деле это верно не только для плоского конденсатора, но и для всех конденсаторов: Емкость не зависит от Q или V . Если заряд меняется, соответственно изменяется и потенциал, так что Q / V остается постоянным.

     Пример 8.1

     Емкость и заряд, хранящиеся в плоскопараллельном конденсаторе

     а) Какова емкость пустого плоского конденсатора с металлическими пластинами площадью 1,00 м21,00 м2, разделенными расстоянием 1,00 мм? б) Сколько заряда накопится в этом конденсаторе, если к нему приложить напряжение 3,00×103 В3,00×103 В?

     Стратегия

     Нахождение емкости C является прямым применением уравнения 8.3. Как только мы найдем C , мы сможем найти накопленный заряд, используя уравнение 8.1.

     Решение

     1. Ввод данных 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= 8,85×10-9Ф=8,85нФ.

        Это маленькое значение емкости указывает на то, насколько сложно сделать устройство с большой емкостью.
     2. Инвертирование уравнения 8.1 и ввод известных значений в это уравнение дает

        Q=CV=(8,85×10-9Ф)(3,00×103В)=26,6мкКл. Q=CV=(8,85×10-9Ф)(3,00×103В)=26,6мкКл.

     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 накапливаться заряд при увеличении напряжения.

     Пример 8.2

     Конденсатор с параллельными пластинами A 1-F

     Предположим, вы хотите построить конденсатор с плоскими пластинами емкостью 1,0 Ф. Какую площадь вы должны использовать для каждой пластины, если расстояние между пластинами составляет 1,0 мм?

     Раствор

     Преобразуя уравнение 8. 3, мы получаем

     A=Cdε0=(1,0F)(1,0×10-3м)8,85×10-12F/м=1,1×108м2.A=Cdε0=(1,0F)(1,0×10-3м)8,85×10-12F/ м=1,1×108м2.

     Каждая квадратная плита должна иметь диаметр 10 км. Раньше было обычной шуткой просить студента пойти на склад лаборатории и попросить конденсатор с плоскими пластинами 1-Ф, пока обслуживающему персоналу не надоела эта шутка.

     Проверьте свое понимание 8.1

     Проверьте свои знания Емкость плоского конденсатора составляет 2,0 пФ. Если площадь каждой пластины 2,4 см22,4 см2, каково расстояние между пластинами?

     Проверьте свое понимание 8.2

     Проверьте свое понимание Убедитесь, что σ/Vσ/V и ε0/dε0/d имеют одинаковые физические единицы.

     Сферический конденсатор

     Сферический конденсатор представляет собой еще один набор проводников, емкость которых можно легко определить (рис. 8.6). Он состоит из двух концентрических проводящих сферических оболочек радиусами R1R1 (внутренняя оболочка) и R2R2 (внешняя оболочка). Оболочки получают равные и противоположные заряды +Q+Q и −Q−Q соответственно. Из-за симметрии электрическое поле между оболочками направлено радиально наружу. Мы можем получить величину поля, применив закон Гаусса к сферической поверхности Гаусса радиусом 9dr)=Q4πε0∫R1R2drr2=Q4πε0(1R1−1R2).

     В этом уравнении разность потенциалов между пластинами равна V=-(V2-V1)=V1-V2V=-(V2-V1)=V1-V2. Подставим 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 проводника находятся на его поверхности.

     Пример 8.3

     Емкость изолированной сферы

     Рассчитайте емкость одиночной изолированной проводящей сферы радиусом R1R1 и сравните ее с уравнением 8.4 в пределе, когда R2→∞R2→∞.

     Стратегия

     Мы предполагаем, что заряд на сфере равен Q , и поэтому мы следуем четырем шагам, описанным ранее. Мы также предполагаем, что другой проводник представляет собой концентрическую полую сферу бесконечного радиуса.

     Раствор

     Снаружи изолированной проводящей сферы электрическое поле определяется уравнением 8.2. Величина разности потенциалов между поверхностью изолированной сферы и бесконечностью равна 9dr)=Q4πε0∫R1+∞drr2=14πε0QR1.

     Следовательно, емкость изолированной сферы равна

     C=QV=Q4πε0R1Q=4πε0R1.C=QV=Q4πε0R1Q=4πε0R1.

     Значение

     Тот же результат можно получить, взяв предел уравнения 8.4 при R2→∞R2→∞. Таким образом, отдельная изолированная сфера эквивалентна сферическому конденсатору, внешняя оболочка которого имеет бесконечно большой радиус.

     Проверьте свое понимание 8.3

     Проверьте свое понимание 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 (рис. 8.7). Внутренний цилиндр радиусом R1R1 может быть как оболочкой, так и сплошным телом. Внешний цилиндр представляет собой оболочку с внутренним радиусом R2R2. Мы предполагаем, что длина каждого цилиндра равна 90 258 l 90 259 и что избыточные заряды +Q+Q и −Q−Q располагаются на внутреннем и внешнем цилиндрах соответственно.

     Рисунок 8,7 Цилиндрический конденсатор состоит из двух концентрических проводящих цилиндров. Здесь заряд на внешней поверхности внутреннего цилиндра положителен (обозначен ++), а заряд на внутренней поверхности внешнего цилиндра отрицателен (обозначен –). 9dr)=Q2πε0l∫R1R2drr=Q2πε0llnr|R1R2=Q2πε0llnR2R1.

     Таким образом, емкость цилиндрического конденсатора равна

     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 вакуум между проводниками, но физика качественно почти такая же, когда пространство между проводниками заполнено диэлектриком.) Такая 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 на единицу длины коаксиального кабеля равна

     Cl=2πε0ln(R2/R1).Cl=2πε0ln(R2/R1).

     В практических приложениях важно выбрать конкретные значения C / l . Этого можно добиться соответствующим выбором радиусов проводников и изоляционного материала между ними.

     Проверьте свое понимание 8.4

     Проверьте свои знания Когда цилиндрический конденсатор получает заряд 0,500 нКл, между цилиндрами измеряется разность потенциалов 20,0 В. а) Чему равна емкость этой системы? б) Чему равно отношение их радиусов, если длина цилиндров 1,0 м?

     На рис. 8.4 показано несколько типов практических конденсаторов. Обычные конденсаторы часто изготавливают из двух небольших кусочков металлической фольги, разделенных двумя небольшими кусочками изоляции (см. рис. 8.2(b)). Металлическая фольга и изоляция покрыты защитным покрытием, а два металлических вывода используются для подключения фольги к внешней цепи. Некоторыми распространенными изоляционными материалами являются слюда, керамика, бумага и антипригарное покрытие Teflon™.

     Другой популярный тип конденсатора — электролитический конденсатор. Он состоит из окисленного металла в токопроводящей пасте. Основным преимуществом электролитического конденсатора является его высокая емкость по сравнению с другими распространенными типами конденсаторов. Например, емкость алюминиевого электролитического конденсатора одного типа может достигать 1,0 Ф. 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 воздействие разрушает оксидную пленку. Конденсатор этого типа нельзя подключать к источнику переменного тока, потому что в половине случаев переменное напряжение будет иметь неправильную полярность, поскольку переменный ток меняет полярность (см. Цепи переменного тока в цепях переменного тока).

     Переменный воздушный конденсатор (рис. 8.8) имеет два набора параллельных пластин. Один набор пластин закреплен (обозначен как «статор»), а другой набор пластин прикреплен к валу, который может вращаться (обозначен как «ротор»). Поворачивая вал, можно изменить площадь поперечного сечения в области нахлеста пластин; следовательно, емкость этой системы может быть настроена на желаемое значение. Конденсаторная настройка находит применение в любом типе радиопередачи и при приеме радиосигналов от электронных устройств. Каждый раз, когда вы настраиваете автомобильный радиоприемник на любимую станцию, подумайте о емкости.

     Рисунок 8,8 В переменном воздушном конденсаторе емкость можно регулировать, изменяя эффективную площадь пластин. (кредит: модификация работы Робби Спроула)

     Символы, показанные на рис. 8.9, представляют собой схемы различных типов конденсаторов. Обычно мы используем символ, показанный на рис. 8.9(а). Символ на рис. 8.9(c) обозначает конденсатор переменной емкости. Обратите внимание на сходство этих символов с симметрией плоского конденсатора. Электролитический конденсатор представлен символом в части рисунка 8.9.(б), где изогнутая пластина указывает на отрицательную клемму.

     Рисунок 8,9 Это показывает три различных представления схемы конденсаторов. Символ в (а) является наиболее часто используемым. Символ в (b) представляет собой электролитический конденсатор. Символ в (c) представляет собой конденсатор переменной емкости.

     Интересный прикладной пример модели конденсатора взят из клеточной биологии и касается электрического потенциала плазматической мембраны живой клетки (рис. 8.10). Клеточные мембраны отделяют клетки от их окружения, но позволяют некоторым избранным ионам проходить внутрь или наружу 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=70×10−3V10×10−9.