Электрическая ёмкость

Электри́ческая ёмкость, характеристика проводника, количественная мера его способности накапливать и удерживать электрический заряд. Численно электрическая ёмкость ${\displaystyle {C}}$ равна электрическому заряду ${\displaystyle {q}}$, который необходимо сообщить уединённому телу для изменения его электрического потенциала ${\displaystyle {\phi }}$ на единицу, и определяется соотношением ${\displaystyle {C=q/\phi }}$. Таким образом, чем больше электрическая ёмкость, тем больший заряд может накопить проводник при данном ${\displaystyle {\phi }}$. Электрическая ёмкость определяется геометрическими размерами проводника, его формой, а также электрическими свойствами окружающей среды (диэлектрической проницаемостью) и не зависит от материала проводника. В частности, электрическая ёмкость проводящего шара в вакууме в системе СГСЭ равна радиусу шара. Электрическая ёмкость такого же шара, расположенного в однородной изотропной среде с диэлектрической проницаемостью ${\displaystyle {\epsilon }}$, равна ${\displaystyle {C=\epsilon r}}$. В Международной системе единиц СИ (SI) электрическая ёмкость проводящего шара, расположенного в диэлектрике с абсолютной диэлектрической проницаемостью ${\displaystyle {\epsilon }_{a}}$, равна ${\displaystyle {C=4\pi \epsilon _{a}r}}$ (${\displaystyle {\epsilon _{a}=e\epsilon _{0}}}$, ${\displaystyle {\epsilon _{0}}}$ – электрическая постоянная). В системе СГСЭ электрическая ёмкость измеряется в сантиметрах, в СИ – в фарадах; 1 Ф = 9 · 10¹¹ см.

Электрическая ёмкость двух параллельных, близко расположенных проводящих пластин без учёта влияния краевых эффектов ${\displaystyle {C=\epsilon _{a}S/d}}$ (в СИ), где ${\displaystyle {d}}$ – расстояние между пластинами, ${\displaystyle {S}}$ – площадь пластины. Электрическая ёмкость двух сферических проводящих поверхностей с общим центром ${\displaystyle {C=4\pi \epsilon _{a}r_{1}r_{2}/(r_{1}-r_{2})}}$, где ${\displaystyle {r_{1}}}$ и ${\displaystyle {r_{2}}}$ – радиусы внутренней и внешней поверхностей. Электрическая ёмкость двух соосных цилиндрических проводящих поверхностей без учёта эффектов на концах цилиндров ${\displaystyle {C=2\pi \epsilon _{a}l/\ln(r_{2}/r_{1})}}$, где ${\displaystyle {r_{1}}}$ и ${\displaystyle {r_{2}}}$ – радиусы поверхностей, ${\displaystyle {l}}$ – длина цилиндров. Электрическая ёмкость двухпроводной линии ${\displaystyle {C=\pi \epsilon _{a}l/\ln(d/a-1)}}$, где ${\displaystyle {a}}$ – радиус проводов, ${\displaystyle {d}}$ – расстояние между осями проводов, ${\displaystyle {l}}$ – длина линии. Электрическая ёмкость провода воздушной трёхфазной линии, расположенной над землёй, ${\displaystyle {C=2\pi \epsilon _{a}l/\ln[2hd/(aD)]}}$, где ${\displaystyle {l}}$ – длина линии, ${\displaystyle {h}}$ – среднее геометрическое значение высоты проводов над землёй, ${\displaystyle {d}}$ – среднее геометрическое значение расстояний между проводами, ${\displaystyle {D}}$ – среднее геометрическое значение расстояний между проводами и зеркальными (относительно Земли) изображениями соседних проводов. В системе СГСЭ в приведённых формулах следует заменить ${\displaystyle {\epsilon _{a}}}$ на ${\displaystyle {\epsilon _{a}/4\pi }}$.

В технике для получения нужных величин электрической ёмкости используются специальные устройства – конденсаторы электрические. Все другие элементы и устройства, применяемые в электрических цепях различного назначения, также обладают электрической ёмкостью.