Kas nosaka kondensatora kapacitāti?

Kondensators ir paredzēts īslaicīgai elektriskās enerģijas uzglabāšanai potenciālās enerģijas veidā, kas sadalīta telpā pozitīvos un negatīvos elektriskajos lādiņos, tas ir, elektriskā lauka veidā telpā starp tiem. Attiecīgi elektriskais kondensators ietver trīs galvenās sastāvdaļas: divas vadošās plāksnes, uz kurām lādēšanas kondensatorā atrodas atsevišķi lādiņi, un dielektrisko slāni, kas atrodas starp plāksnēm.

Kondensatoru plāksnes, atkarībā no šī elektropreces veida, var izgatavot dažādos veidos, sākot no vienkāršām alumīnija plāksnēm, kas uztītas uz ruļļa ar papīra starpslāni, līdz ķīmiski oksidētām plāksnēm vai metalizētam dielektriskam slānim. Jebkurā gadījumā ir dielektriķa slānis un plāksne, starp kurām tas ir cieši nostiprināts - būtībā tas ir kondensators.

Dielektriķis var būt papīrs, vizla, polipropilēns, tantals vai cits piemērots elektroizolācijas materiāls ar nepieciešamo dielektrisko konstanti un elektrisko stiprību.

Kā zināms, telpā atdalīto elektrisko lādiņu enerģija ir vienāda ar lādiņa Q daudzuma reizinājumu, kas pārvietots (no viena ķermeņa uz otru) ar potenciālo starpību starp uzlādētajiem ķermeņiem U.

Tātad atdalīto lādiņu enerģija uz kondensatora plāksnēm ir atkarīga ne tikai no atdalīto lādiņu skaita, bet arī no tā plākšņu un dielektriķa parametriem, jo ​​dielektriķis, polarizēts, uzglabā enerģiju elektriskā lauka veidā, kura stiprums nosaka potenciālu starpību U starp atdalītajiem lādiņiem, kas atrodas uz kondensatora plāksnēm.

Jo potenciālā atšķirība starp telpā atdalītajiem lādiņiem ir atkarīga no elektriskā lauka stipruma un attāluma starp tiem. Faktiski - par dielektriķa biezumu starp uzlādētajām plāksnēm, kad runa ir par kondensatoru.

Tajā pašā laikā, jo lielāks ir plākšņu A pārklāšanās laukums un jo lielāka ir dielektriķa absolūtā (un relatīvā) dielektriskā konstante - jo spēcīgāk tiek piesaistīti atdalītie lādiņi, kas atrodas uz plāksnēm, jo ​​vairāk ievērojama to potenciālā enerģija — jo vairāk EML avotam būs jāstrādā, lai uzlādētu šo kondensatoru.

Atdalot lādiņus elektronu pārnešanas procesā no vienas plāksnes uz otru, EML avots veic tieši tādu darba apjomu kondensatora uzlādēšanai, kura apjoms būs identisks. uzlādēta kondensatora enerģija.

Ar šo pārtraukumu uzlādētā kondensatora enerģija papildus lādiņa daudzumam, kas tiek pārnests no plāksnes uz plāksni, (tas var būt atšķirīgs) būs atkarīgs no plākšņu A pārklāšanās laukuma, no attāluma starp plāksnēm d , un uz dielektriķa absolūto dielektrisko konstanti e.

Šie konkrētā kondensatora konstrukcijas noteicošie parametri ir nemainīgi, to kopējo attiecību var saukt par kondensatora C kapacitāti. Tad mēs varam droši teikt, ka kondensatora C kapacitāte ir atkarīga no plākšņu A pārklāšanās laukuma. , par attālumu starp tiem d un dielektriskās konstantes e.

Kapacitātes atkarība no šiem parametriem ir ļoti viegli saprotama, ja ņemam vērā plakanu kondensatoru.

Jo lielāks ir tā plākšņu pārklāšanās laukums, jo lielāka ir kondensatora jauda, ​​jo lādiņi mijiedarbojas lielākā laukumā.

Jo mazāks attālums starp plāksnēm (faktiski dielektriskā slāņa biezums), jo lielāka ir kondensatora kapacitāte, jo lādiņu mijiedarbības spēks palielinās, tuvojoties.

Jo lielāka ir starp plāksnēm esošā dielektriķa dielektriskā konstante, jo lielāka ir kondensatora kapacitāte, jo lielāks ir elektriskā lauka stiprums starp plāksnēm.

Skatīt arī:Kāpēc elektriskajās ķēdēs tiek izmantoti kondensatori? unKondensatori un baterijas - kāda ir atšķirība?