Марат ЗАРИПОВ,

учитель физики лицея №18 им М.В.Ломоносова г. Зеленодольска

Конденсатор – неотъемлемая часть любого, сложного электрического прибора. Почему нам так важно изучать и модернизировать конденсатор?

Уже многие зарубежные страны, в т.ч. и Российская Федерация, пытаются усилить основное свойство этого элемента – увеличить емкость, электрическое напряжение  не увеличивая габариты элемента. Проводятся ряд сложных опытов с разными материалами (носителями) и электролитами. Обычные электролитические конденсаторы обладают хорошей электроемкостью порядка 4000мкФ, но это недостаточно, для больших и емких систем необходима емкость порядка 1000Ф и более. Вспомним формулу , где С – электроемкость (Ф), U – электрическое напряжение (В). А – работа электрического поля (Дж). Чем больше емкость, тем больше работы может осуществить электрический механизм. Внедрение конденсаторов большой емкости – «ионисторов», приведет к технической революции, как в машиностроении, так и в мобильных устройствах. Давайте, предположим, что сотовый телефон, вместо емкости в 5000 mAh сможет выдавать емкость порядка 40 раз больше, отсюда, время работы может увеличиться до 2 недель и более. Еще один плюс конденсатора по сравнения с обычной литий- ионной батарей – время зарядки, она приблизительно в 20 раз меньше. В нашей стране есть университеты, которые готовят специалистов по этому направлению, разрабатывают и совершенствуют данное нововведение.

Как у любого предмета и у конденсатора есть свои минусы, чтобы разобраться в них, пожалуйста, посмотрите на основание шляпки электролитического конденсатора (рис 1). Вы увидите знак виде лучей, расходящихся в разные стороны. Эти насечки необходимы для смягчения, погашения и направленного действия ударной волны. Конденсаторы взрываются и с очень большой силой, достаточной, для получения серьезных травм.

Рис 1

Для того, чтобы внедрять свои креативные предложения, для модернизации конденсаторов, необходимо пройти аттестацию и поступить в вуз. Мы рассмотрим проблемную задачу на тему «конденсатор», который недавно были опубликован на экзаменах по физике.

Проблема заключается в строении конденсатора, при напряжении более допустимого, конденсатор может быть «пробит», в результате которого, получается короткое замыкание, сопротивление, как и емкость конденсатора, приближается к нулю. Обкладки конденсатора могут не выдержать большого значения напряженности электрического поля и разрушаться. В итоге, сопротивление конденсатора станет бесконечным, а емкость – равной нулю. Решение задачи будет зависеть от двух слов в предложении: «конденсатор пробит», «конденсатор разрушен».

Рассмотрим задачу 1, которая была на ЕГЭ-2023.

Условие задачи. К разъёму «А» подают отрицательный потенциал в (-100В), а на разъем «В» потенциал в 200 В. Емкость конденсатора С₁=20 мкФ, С₂=30 мкФ, С₃= 40мкФ, учитывая, что диод в данной схеме с идеальными техническими параметрами, определите на сколько измениться емкость системы, если в процессе опыта произойдет пробой конденсатора С₂ (см. рис 2).

Рис 2

Рассмотрим задачу 2.

Условие задачи. К разъёму «А» подают отрицательный потенциал в (-100В, а на разъем «В» потенциал в 200В. Емкость конденсатора С₁=20мкФ, С₂=30мкФ, С₃=40мкФ, Определить на сколько измениться емкость системы, если в процессе опыта произойдет разрушение  конденсатора  С₂  (см рис 1)? Учесть, что диод в данной схеме с идеальными техническими параметрами.

На этих примерах, очень хорошо видно, что от замены одного слова «пробой» или «разрушение» будет влиять на метод и исход решения задачи, в некоторых случаях про это свойство конденсаторов упускают при объяснении материала.