Definisie van parallelle plaatkondensator
'n Parallelle plaatkondensator is 'n kondensator wat bestaan uit twee parallelle plate of geleierplate, elke plaat met dieselfde deursnee-area (A) en die twee plate geskei deur 'n sekere afstand (d), soos in die prentjie aan die linkerkant. In hierdie artikel, neem aan dat die twee geleierplate geskei word deur 'n vakuum. In die prentjie is een van die geleierplate positief gelaai (+Q) terwyl die ander geleierplaat negatief gelaai is (-Q), waar die hoeveelheid elektriese lading op elke plaat dieselfde is.
Die verskil in elektriese lading tussen die twee geleidende plate skep 'n elektriese veld en 'n potensiaalverskil tussen hulle. Die positief gelaaide plaat het 'n hoër potensiaal, terwyl die negatief gelaaide plaat 'n laer potensiaal het. Soos verduidelik in die artikel oor elektriese potensiaal , as daar 'n potensiaalverskil tussen die twee kondensatorplate is, is daar elektriese potensiële energie in die kondensator. Die elektriese potensiële energie wat in 'n kondensator gestoor word, het baie gebruike.
Faktore wat die kapasitansie van 'n parallelle plaatkondensator beïnvloed
Kapasitors is aanvanklik ongelaai, of elektries neutraal. Om hulle te laai, word hulle gelaai deur hulle met behulp van kabels aan 'n spanningsbron, soos 'n battery, te koppel. Een geleierplaat is aan die positiewe terminaal van die battery gekoppel, terwyl die ander geleierplaat aan die negatiewe terminaal gekoppel is.
Onthou dat soortgelyke ladings mekaar afstoot, terwyl verskillende ladings mekaar aantrek. Elektrone is negatief gelaai en beweeg maklik omdat hulle op die oppervlak van die atoom geleë is, terwyl protone positief gelaai is en nie kan beweeg nie omdat hulle in die kern geleë is. As die aantal protone op 'n geleidende plaat die aantal elektrone oorskry, is die plaat positief gelaai. Omgekeerd, as die aantal elektrone die aantal protone oorskry, is die plaat negatief gelaai.
Nadat die kapasitor aan die battery gekoppel is, word die positiewe pool van die battery positief gelaai, wat elektrone van die geleierplaat aantrek, terwyl die negatiewe pool van die battery negatief gelaai is, wat elektrone na die geleierplaat afstoot. Die oordrag van elektrone tussen die battery en die geleierplaat veroorsaak dat die geleierplaat wat elektrone verloor, positief gelaai word en die geleierplaat wat elektrone ontvang, negatief gelaai word. Die oordrag van elektrone stop wanneer die elektriese potensiaalverskil tussen die twee geleierplate gelyk is aan die elektriese potensiaalverskil tussen die twee batteryterminale.
Kondensators stoor elektriese lading en potensiële energie . Die maatstaf van 'n kapasitor se vermoë om elektriese lading en potensiële energie te stoor, word kapasitansie genoem. Hoe groter die gestoorde elektriese lading, hoe groter die potensiële energie en hoe groter die kapasitansie. Watter faktore beïnvloed die kapasitansie van 'n parallelplaatkondensator?
– Oppervlakte van die geleierplaat
Parallelle plaatkondensators stoor elektriese lading op hul geleidende plate. 'n Klein plaatoppervlakte beteken dat min lading gestoor word; 'n groot plaatoppervlakte beteken dat 'n groot lading gestoor word. Hoe meer lading op die geleidende plate gestoor word, hoe groter is die kondensator se elektriese potensiële energie. Daarom, hoe groter die kondensator se elektriese potensiële energie, hoe groter is sy kapasitansie. Gebaseer op hierdie oorsig, kan die gevolgtrekking gemaak word dat die kondensator se kapasitansie (C) eweredig is aan die oppervlakte van die geleidende plate (A).
– Afstand tussen die twee geleierplate
Die beweging van elektrone stop nadat die potensiaalverskil tussen die twee geleierplate gelyk is aan die potensiaalverskil tussen die twee pole van die battery. Hoe kan die elektriese lading op die twee geleierplate toeneem? Een manier is om die afstand tussen die twee geleiers te verminder (verminder d). Wanneer die twee geleiers naby mekaar gebring word, bly die hoeveelheid elektriese lading konstant sodat die elektriese veld wat deur die elektriese lading geproduseer word, 'n konstante waarde het. Gebaseer op die vergelyking V = E d, wanneer die elektriese veld (E) konstant is, neem die elektriese potensiaalverskil (V) af as die afstand tussen die twee geleierplate verminder word (d).
Die potensiaalverskil tussen die twee geleidende plate neem af totdat dit minder is as die potensiaalverskil tussen die twee terminale van die battery. Dit veroorsaak dat elektrone weer beweeg totdat die elektriese lading op elke geleidende plaat toeneem. Elektronbeweging stop sodra die potensiaalverskil tussen die twee plate gelyk is aan die potensiaalverskil tussen die twee terminale van die battery.
Wanneer die afstand tussen die twee geleierplate verminder word, neem die elektriese lading op elke plaat toe sodat die elektriese potensiële energie in die kapasitor ook toeneem. As die elektriese potensiële energie in die kapasitor toeneem, neem die kapasitansie van die kapasitor ook toe. As die afstand verminder word, neem die lading toe sodat die kapasitansie toeneem, as die afstand verhoog word, neem die lading af sodat die kapasitansie afneem. Daar kan afgelei word dat die kapasitansie van die kapasitor (C) omgekeerd eweredig is aan die afstand tussen die twee geleierplate (d).
Kapasitansievergelyking vir 'n parallelle plaatkondensator
Voorheen is die dinge verduidelik wat die kapasitansiewaarde van 'n parallelle plaatkondensator beïnvloed. Die kapasitansiewaarde kan duidelik bekend wees deur berekeninge met behulp van vergelykings. In die artikel oor die bepaling van die elektriese veld met behulp van Gauss se wet, is die formule vir die berekening van die elektriese veld naby 'n elektries gelaaide geleierplaat bespreek, naamlik E = σ/εo , waar σ = Q/A sodat die elektriese veldvergelyking verander na E = Q/A: εo = Q/Ax1/εo = Q/Aεo . Die elektriese potensiaalvergelyking is V = Ed, waar E = Q/Aεo sodat die vergelyking verander na V = Qd/Aεo . Die kapasitansievergelyking is C = Q/V, waar V = Qd/Aεo sodat die kapasitansievergelyking verander na C = Q: Qd/Aεo = Qx Aεo / Qd = Aεo / d.
Gebaseer op die kapasitansievergelyking C = A ε o / d kan afgelei word dat kapasitansie (C) eweredig is aan die oppervlakarea (A) en omgekeerd eweredig aan die afstand (d) tussen die twee geleierplate.
Formulebeskrywing: E = elektriese veld, σ = ladingsdigtheid, εo = permittiwiteit van leë ruimte = 8,85 x 10-12 F /m, Q = elektriese lading, A = oppervlakte van die geleierplaat, V = elektriese potensiaalverskil.
