Для конденсаторной структуры (рис.1) рассчитать: а) Ёмкость конденсаторной структуры; б) Величину заряда конденсатора; в) Напряженность электрического поля в диэлектрике (Е_д)

Условие:

Для конденсаторной структуры (рис.1) рассчитать:

а) Ёмкость конденсаторной структуры;

б) Величину заряда конденсатора;

в) Напряженность электрического поля в диэлектрике (Е_д)

г) Величину вектора поляризации диэлектрика [Кл/м²]

д) Величину вектора электрической индукции (электрического смещения) [Кл/м²]

е) Поверхностную плотность заряда σ* [Кл/м²], считая, что диэлектрик находиться в однородном электрическом поле.

К структуре приложено постоянное напряжение

U=1кВ ; ε_д=4+0,1 N=4+0,1*13=5,3; а=2мм ; b=2мм ; h_д=2мм ; S=0,226 м²

Рисунок 1. Конденсаторная структура с диэлектриком, расположенном в воздушном зазоре между обкладками конденсатора

Определяем емкость первого воздушного зазора:

C_возд1=(₀*S)/a=(8,85*10^-12*0,226)/0,002=10^-9 Ф=1 нФ,

где ₀=8,85*10^-12 Фм диэлектрическая постоянная.

Определяем емкость диэлектрика:

C_д=(₀*_д*S)/h_д =(8,85*10^-12*5,3*0,226)/0,002=5,3*10^-9Ф=5,3 нФ.

Определяем емкость второго воздушного зазора:

C_возд2=(₀*S)/b=(8,85*10^-12*0,226)/0,002=10^-9Ф=1 нФ.

Тогда емкость всей конденсаторной структуры в целом:

Cобщ=(Cвозд1*Cд*Cвозд2)/(Cд*Cвозд2+Cвозд1*Cд+...