Электрическая емкость характеризует способность тела или системы тел накапливать электрические заряды, запасая таким образом энергию электрического поля.
Емкость определяют как отношение заряда уединенного проводящего тела к его потенциалу(при условии, что точка, в которой потенциал принимается равным нулю, лежит в бесконечности):
С = q/U,
а емкость двух проводящих тел, разделенных диэлектриком и заряженных равными по значению и противоположными по знаку зарядами – как отношение абсолютного значения заряда к разности потенциалов этих тел:
С=q/(U1 – U2).
(1.15)
Емкость зависит от геометрических размеров, конфигурации, диэлектрической проницаемости диэлектрика и взаимного расположения тел.
Емкость измеряется в Фарадах (Ф).
Ниже приведены выражения для емкостей простейших систем.
Емкость плоского конденсатора с однослойным диэлектриком равна:
С = (eS)/d,
где S – площадь каждой пластины; d – расстояние между пластинами.
Емкость плоского конденсатора с двухслойным диэлектриком с диэлектрической проницаемостью e1 и e2 каждого слоя и их толщиной, равной d1 и d2 определяется выражением
.
(1.16)
Емкость на единицу длины цилиндрического конденсатора (коаксиального кабеля) с однослойным диэлектриком и радиусами обкладок R1 и R2 (R1<R2):
.
(1.17)
Емкость сферического конденсатора с наружным радиусом внутренней сферической обкладки R1 и внутренним радиусом внешней сферической обкладки R2 определяется выражением
.
(1.18)
Емкость уединенного шара радиусом R равна:
С = 4peR.
(1.19)
Емкость двух шаров радиусами R1 и R2, расположенных на расстоянии D (геометрические и электрические оси совпадают)
.
(1.20)
Емкость уединенного цилиндра радиусом R и длиной l:
.
Если длина цилиндра много больше его радиуса (l>>R), то емкость можно определять по приближенной формуле
. (1.21)
При наличии нескольких заряженных проводников вводят понятие частичных емкостей и эквивалентной емкости системы.
Частичной емкостью называется емкость между двумя проводниками, входящими в систему проводников. Частичную емкость между двумя проводниками определяют как абсолютное отношение заряда одного проводника к разности потенциалов между этими проводниками, когда остальные проводники системы имеют один и тот же потенциал.
Эквивалентная емкость (рабочая) – емкость между двумя проводниками, входящими в систему проводников, учитывающая частичные емкости между парой проводов системы.