Утечка заряда в конденсаторах

М.И. Векслер, Г.Г. Зегря

Диэлектрик в конденсаторе обладает конечным удельным (Ом·см) сопротивлением ξ, которое может зависеть от координат. Ток через конденсатор при U0 = const составляет

(46)

где в случае ξ = ξ(x) или ξ = ξ(r)

(47)

S(x) (или S(r)) обозначает площадь эквипотенциальной поверхности. Если батарею отключить, то напряжение на конденсаторе будет спадать по закону

(48)

где C - емкость. Отсюда получаем

(49)

Задача. Найти сопротивление R цилиндрического конденсатора (R1, R2, L, ξ = сonst).

Решение: Эквипотенциальные поверхности - это боковые цилиндрические поверхности, площадь каждой из которых

S = 2π L r

Поскольку ξ = const, по формуле для сопротивления получаем:

Задача: Напряжение на сферическом конденсаторе емкости C (R1, R2) после отсоединения его от батареи спало в η раз за время Δ t. Найти удельное сопротивление диэлектрика (диэлектрик считать однородным).

Решение: Омическое сопротивление описанного конденсатора равно

где ξ - искомое удельное сопротивление.

Если t = 0 соответствует моменту отсоединения батареи, то, как следует из условия, напряжение на конденсаторе в момент t = Δ t составляет U0/η (U0 - начальное напряжение):

откуда получается

Приравнивая это R и выражение для того же R через ξ, имеем

Задача: Напряжение на цилиндрическом конденсаторе с радиусами обкладок R1, R2 и длиной L спало в η раз за время Δ t после отсоединения конденсатора от батареи. Найти удельное сопротивление диэлектрика (диэлектрик однороден и имеет проницаемость ε).

Ответ:  (нет зависимости от R1, R2, L).

Задача. В диэлектрике проницаемости ε на расстоянии l от бесконечной проводящей плоскости расположен небольшой металлический шарик радиуса a<< l. Найти ток, если между шариком и плоскостью поддерживается разность потенциалов U, а удельное сопротивление среды ξ.