Tụ điện phẳng hai điện môi, biên giới vuông góc với bản

Một phần của tài liệu bài giảng trường điện từ vật dẫn điện, điện môi, điện trở và điện dung (Trang 37)

D bằng surface charge density ρS there:

4. Tụ điện phẳng hai điện môi, biên giới vuông góc với bản

(Fig C 6.6)

n Xét tụ điện phẳng gồm 2 bản song song có area S and spacing d.

l Giữa bản điện Ma and Mb. Điện môi gồm hai tấm có bề dày d, độ

thẩm điện ε1, ε2 va chiếm các diện tích S1, S2.

l Mặt phẳng Si giữa hai điện môi

vuông góc với bản điện.

! We shall show that the equivalent capacitance can be obtained by treating the arrangement as two capacitors in parallel.

5.9. ĐiN DUNG CA MT S T ĐiN

l thành lập hiệu điện thế V between Ma and Mb.

l E1 is normal to Sa1 and E2 is normal to Sa2. They are both directed from Sa to Sb; i.e parallel to the interface Si.

l At the interface Si of two dielectrics, Et is continuous: Et1 = Et2. Thus E1 = E2 = E = V/d

Therefore D1 = ε1E1 = ε1V/d ; D2 = ε2E2 = ε2V/d

l The surface charge densities ρS1 on Sa1 and ρS2 on Sa2 are:

ρS1 = D1 = ε1V/d ; ρS2 = D2 = ε2V/d

Thus the total charges Q1 on Sa1 and Q2 on Sa2 are

5.9. ĐiN DUNG CA MT S T ĐiN

l The total charge Q on Sa in then

Q = Qa = Q1 + Q2 = V(ε1S1/d + ε2S2/d) l The capacitance is 1 1S 2 2S Q C V d d ε ε    or C = C1 + C2 (34) where C1 = ε1S1/d and C2 = ε2S2/d.

5.9. ĐiN DUNG CA MT S T ĐiN

DRILL PROBLEM 6.5. Determine the capacitance of:

(a) A 1(ft) length of a coaxial cable, which has an inner conductor 0.1045 (in) in diameter, a dielectricr = 2.26) and an

outer conductor which has an inner diameter of 0.68 (in);

(b) a conducting sphere of radius 2.5 (mm), covered with a dielectric layer 2 (mm) thick, which has a relative permittivity of

εr = 2.26, surrounded by a conducting sphere of radius 4.5 (mm)

(c) two rectangular conducting plates, 1 (cm) by 4 (cm), with negligible thickness, between which are three sheets of dielectrics, each 1(cm) by 4 (cm), and 0.1(mm) thick, having relative permittivities of 1.5, 2.5, and 6.

ANSWERS. (a) 20.5 (pF) ; (b) 1.41 (pF) ; (c) 28.7 (pF)

Một phần của tài liệu bài giảng trường điện từ vật dẫn điện, điện môi, điện trở và điện dung (Trang 37)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(40 trang)