Разуменне ёмістасці
Невялікая шклянка можа змясціць невялікую колькасць пітной вады, а вялікая — больш. Чым большая шклянка, тым больш вады яна можа змясціць. Такім чынам, кожная шклянка мае ёмістасць, або меру сваёй здольнасці ўтрымліваць ваду. Як і шклянкі, кандэнсатары таксама маюць здольнасць назапашваць электрычны зарад і электрычную патэнцыяльную энергію. Ёмістасць кандэнсатара, або мера здольнасці кандэнсатара назапашваць электрычны зарад і электрычную патэнцыяльную энергію, называецца ёмістасць.
Фактары, якія ўплываюць на ёмістасць
Памер ёмістасці шклянкі для ўтрымання вады вызначаецца яе аб'ёмам. А як наконт кандэнсатараў? Ад чаго залежыць памер ёмістасці кандэнсатара для захоўвання электрычнага зарада?
На малюнку ніжэй паказаны просты кандэнсатар, які складаецца з двух праводзячых абалонак, размешчаных на пэўнай адлегласці адна ад адной. Перад падключэннем да крыніцы напружання, напрыклад, да акумулятара, абедзве абалонкі разраджаюцца. Затым адна абалонка падключаецца да станоўчага вываду акумулятара, а другая — да адмоўнага з дапамогай правадоў.
Пасля падключэння да станоўчага вываду батарэі станоўчы зарад у батарэі прыцягвае адмоўна зараджаныя электроны на пласціне, прымушаючы іх рухацца да станоўчага вываду батарэі. У выніку на пласціне ўзнікае дэфіцыт электронаў (адмоўны зарад) і лішак пратонаў (станоўчы зарад), што прыводзіць да станоўчага зарада.
Падобным чынам, пасля падлучэння пласціны да адмоўнага вываду батарэі, станоўчы зарад на пласціне прыцягвае адмоўна зараджаныя электроны на адмоўным вывадзе батарэі, прымушаючы электроны рухацца да пласціны. Гэта прыводзіць да таго, што пласціна мае лішак электронаў, што робіць яе адмоўна зараджанай.
Працэс пераносу электронаў паміж абкладкамі і батарэяй спыняецца пасля таго, як рознасць патэнцыялаў паміж двума абкладкамі стане роўнай рознасці патэнцыялаў паміж двума полюсамі батарэі.
Як можа павялічыцца электрычны зарад на абедзвюх правадных пласцінах? Іншымі словамі, што трэба зрабіць, каб зноў выклікаць перанос электронаў? Перанос электронаў адбываецца толькі тады, калі рознасць электрычных патэнцыялаў паміж двума полюсамі батарэі большая за рознасць электрычных патэнцыялаў паміж двума праваднымі пласцінамі. Каб перанос электронаў аднавіўся і электрычны зарад на кожнай правадной пласціне павялічыўся, выкарыстоўваная батарэя замяняецца іншай батарэяй або іншай крыніцай напружання з большай рознасцю электрычных патэнцыялаў. Перанос электронаў спыняецца, калі рознасць патэнцыялаў крыніцы напружання роўная рознасці патэнцыялаў кандэнсатара, таму, калі рознасць патэнцыялаў крыніцы напружання большая, рознасць патэнцыялаў кандэнсатара таксама большая.
Зыходзячы з вышэйсказанага, можна зрабіць выснову, што чым большы электрычны зарад, які захоўваецца на кожнай правадной пласціне, тым большая рознасць электрычных патэнцыялаў паміж двума праваднымі пласцінамі. Такім чынам, электрычны зарад (Q) прапарцыйны рознасці электрычных патэнцыялаў (V). Суадносіны паміж электрычным зарадам і рознасцю электрычных патэнцыялаў выражаюцца наступнай прапарцыянальнасцю:
QαV
Вышэйпаказаная прапарцыянальнасць пераўтвараецца ў раўнанне шляхам дадання пастаяннай прапарцыянальнасці C:
Q = CV або C = Q / V
Апісанне: Q = электрычны зарад (кулон), V = рознасць электрычных патэнцыялаў або электрычнае напружанне (вольт), C = пастаянная прапарцыянальнасці, якая называецца ёмістасцю кандэнсатара.
Значэнне ёмістасці не залежыць ад электрычнага зарада і напружання, а залежыць ад формы і памеру правадной пласціны. Матэматычны доказ таго, што ёмістасць залежыць ад формы і памеру правадной пласціны, тлумачыцца ў артыкуле пра тыпы кандэнсатараў у залежнасці ад формы правадной пласціны, а менавіта кандэнсатар з паралельнымі пласцінамі, цыліндрычны кандэнсатар Дэн сферычны кандэнсатарУ гэтым артыкуле мяркуецца, што паміж двума праваднікамі існуе вакуум.
Ёмістасць кандэнсатара таксама залежыць ад уласцівасцей матэрыялу паміж двума праводзячымі абкладкамі. Матэрыял паміж двума праводзячымі абкладкамі называецца дыэлектрыкЁмістасць кандэнсатара з дыэлектрыкам падрабязна разгледжана ў артыкуле пра дыэлектрычная пранікальнасць.
Адзінка вымярэння ёмістасці
Адзінкай вымярэння электрычнага зарада з'яўляецца кулон, а адзінкай рознасці электрычных патэнцыялаў — вольт, таму, зыходзячы з прыведзенага вышэй ураўнення ёмістасці, адзінкай вымярэння ёмістасці з'яўляецца кулон на вольт (Кл/В), які таксама называюць фарадам (Ф), што паходзіць ад імя брытанскага вучонага Майкла Фарадэя (1791-1867). Такім чынам, 1 фарад = 1 кулон/вольт.
Напрыклад, кандэнсатар мае ёмістасць 2 фарады, гэта значыць, што ён назапашвае электрычны зарад +2 кулоны на адной з праваднікоў і -2 кулоны на другой, прычым рознасць патэнцыялаў паміж двума праваднікамі складае 1 вольт. Калі да кандэнсатара падключыць батарэю напружаннем 12 вольт, адна з праваднікоў будзе мець электрычны зарад Q = CV = (2)(12 вольт) = +24 кулоны, а другая правадніцкая пласціна будзе мець зарад -24 кулоны.
Варта адзначыць, што фарад — гэта вельмі вялікая адзінка вымярэння ёмістасці, таму звычайна выкарыстоўваецца меншая адзінка, а менавіта мікрафарад, скарочана мкФ (10-6 Фарад) у пікафарад, скарочана пФ (1012- Фарад). Матэматычныя разлікі, якія паказваюць, што Фарад — вельмі вялікая адзінка вымярэння, абмяркоўваюцца ў прыклад пытанняў па пласціністым кандэнсатары.
