Вызначэнне кандэнсатара з паралельнымі пласцінамі
Кандэнсатар з паралельнымі пласцінамі — гэта кандэнсатар, які складаецца з двух паралельных праваднікоў, кожная з якіх мае аднолькавую плошчу папярочнага сячэння (А), і двух пласцін, падзеленых пэўнай адлегласцю (d), як паказана на малюнку злева. Адна з праваднікоў мае станоўчы зарад (+Q), а другая — адмоўны зарад (-Q), дзе колькасць электрычны зарад на кожнай пласціне аднолькавая. Каб зарад не перамяшчаўся да малекулы паветра, кандэнсатар ізаляваны ад навакольнага асяроддзя, а паміж двума пласцінамі існуе вакуум.
Розніца ў тыпах электрычных зарадаў у абедзвюх праваднікоў стварае электрычнае поле і рознасць электрычных патэнцыялаў паміж двума абкладкамі. Дадатна зараджаная абкладка мае больш высокі электрычны патэнцыял, а адмоўна зараджаная абкладка — меншы. Як тлумачылася ў тэме электрычнага патэнцыялу, калі паміж двума абкладкамі кандэнсатара існуе рознасць электрычных патэнцыялаў, у кандэнсатары існуе электрычная патэнцыяльная энергія. Электрычная патэнцыяльная энергія, якая захоўваецца ў кандэнсатарах, мае шмат ужыванняў.
Фактары, якія ўплываюць на ёмістасць пласціністага кандэнсатара
Спачатку кандэнсатар не зараджаны электрычна і не з'яўляецца электрычна нейтральным. Каб зарадзіць кандэнсатар, яго падключаюць да крыніцы напружання, напрыклад, да акумулятара, з дапамогай кабеля. Адна з праваднікоў падключаецца да станоўчага полюса акумулятара, а другая — да адмоўнага.
Памятайце, што аднаіменныя зарады адштурхоўваюцца, а разнаіменныя прыцягваюцца. Электроны маюць адмоўны зарад і лёгка рухаюцца, бо знаходзяцца на паверхні атама, тады як пратоны маюць дадатны зарад і не могуць рухацца, бо знаходзяцца ў ядры атама. Калі праваднік мае больш пратонаў, чым электронаў, пласціна мае дадатны зарад, і наадварот, калі колькасць электронаў большая за пратоны, пласціна мае адмоўны зарад.
Пасля падключэння кандэнсатара да акумулятара станоўчы полюс акумулятара зараджаецца станоўча. Такім чынам, ён прыцягвае электроны ад правадной пласціны, а адмоўны полюс акумулятара зараджаецца адмоўна, таму ён адбівае электроны да правадной пласціны. Электрычнае зрушэнне паміж акумулятарам і правадной пласцінай прыводзіць да таго, што правадная пласціна губляе электроны, зараджаючыся станоўча, а правадная пласціна атрымлівае электроны, зараджаючыся адмоўна. Рух электронаў спыняецца пасля таго, як рознасць электрычных патэнцыялаў паміж двума праваднымі пласцінамі стане роўнай рознасці электрычных патэнцыялаў паміж двума полюсамі акумулятара.
Функцыя кандэнсатара — назапашванне электрычнага зарада і электрычнага патэнцыялу . Памер здольнасці кандэнсатара назапашваць электрычны зарад і электрычны патэнцыял называецца ёмістасцю. Чым больш электрычнасці назапашваецца, тым большая таксама назапашаная электрычная патэнцыяльная энергія, тым большая ёмістасць кандэнсатара. Якія фактары ўплываюць на ёмістасць пласціністага кандэнсатара?
Плошча паверхні правадной пласціны
Кандэнсатар з паралельнымі пласцінамі назапашвае электрычны зарад на правадной пласціне. Калі плошча паверхні пласціны малая, то назапашваецца нязначная колькасць электрычнага зарада, у адваротным выпадку, калі плошча паверхні пласціны вялікая, то назапашваецца шмат электрычнага зарада. Чым больш электрычных зарадаў назапашваецца на правадной пласціне, тым большая электрычная патэнцыяльная энергія кандэнсатара. Такім чынам, чым большая электрычная патэнцыяльная энергія кандэнсатара, тым большая яго ёмістасць. Зыходзячы з гэтага агляду, можна зрабіць выснову, што ёмістасць кандэнсатара (C) прапарцыйная плошчы паверхні правадной пласціны (A).
Адлегласць паміж двума праваднікавымі пласцінамі
Перадача электронаў спыняецца пасля таго, як рознасць патэнцыялаў паміж двума праваднікавымі абкладкамі стане роўнай рознасці патэнцыялаў паміж двума полюсамі батарэі. Як павялічыць электрычны зарад на абедзвюх праваднічных абкладках? Адзін са спосабаў — паменшыць адлегласць паміж двума праваднікамі (мінімізуючы d). Калі два праваднікі збліжаюцца, колькасць электрычнага зарада застаецца нязменнай, таму электрычнае поле, створанае электрычным зарадам, застаецца нязменным. Згодна з ураўненнем V = E d, калі электрычнае поле (E) пастаяннае, рознасць электрычных патэнцыялаў (V) памяншаецца, калі адлегласць паміж двума праваднікавымі абкладкамі памяншаецца (d).
Розніца патэнцыялаў паміж двума праваднікавымі абкладкамі памяншаецца настолькі, што яна становіцца меншай за рознасць патэнцыялаў паміж двума полюсамі батарэі. Гэта прыводзіць да паўторнага зрушэння электронаў, пакуль электрычны зарад кожнай правадніковай абкладкі не павялічыцца. Перадача электронаў спыняецца пасля таго, як розніца патэнцыялаў паміж двума абкладкамі стане роўнай рознасці патэнцыялаў паміж двума полюсамі батарэі.
Калі адлегласць паміж двума праваднікавымі абкладкамі памяншаецца, электрычны зарад на кожнай абкладцы павялічваецца, таму электрычны патэнцыял кандэнсатара таксама павялічваецца. Калі электрычны патэнцыял кандэнсатара павялічваецца, ёмістасць кандэнсатара таксама павялічваецца. Калі адлегласць памяншаецца, зарад павялічваецца, таму ёмістасць павялічваецца, калі адлегласць павялічваецца, зарад памяншаецца, таму ёмістасць памяншаецца. Можна зрабіць выснову, што ёмістасць кандэнсатара (C) адваротна прапарцыйная адлегласці паміж двума праваднікавымі абкладкамі (d).
Раўнанне ёмістасці пласціністага кандэнсатара
Раней былі растлумачаны фактары, якія ўплываюць на ёмістасць кандэнсатараў з паралельнымі пласцінамі. Значэнне ёмістасці можна дакладна вызначыць з дапамогай разлікаў з выкарыстаннем ураўнення. У тэме пра вызначэнне электрычнага поля з дапамогай закона Гаўса формула для разліку электрычнага поля паблізу электрычна зараджанай правадной пласціны мае выгляд E = σ / ε.o, дзе σ = Q / A, так што ўраўненне электрычнага поля змяняецца на E = Q/A: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoРаўнанне электрычнага патэнцыялу мае выгляд V = E d, дзе E = Q / A εo так што ўраўненне зменіцца на V = Qd / AεoРаўнанне ёмістасці мае выгляд C = Q/V, дзе V = Qd / Aεo так што ўраўненне ёмістасці зменіцца на C = Q: Qd / Aεo = Q x A εo / Q d = A εo / д.
Зыходзячы з ураўнення ёмістасці C = A ε o / d, можна зрабіць выснову, што ёмістасць (C) прапарцыйная плошчы паверхні (A) і адваротна прапарцыйная адлегласці (d) паміж двума правадніковымі абкладкамі.
E = электрычнае поле, σ = шчыльнасць зарада, εo = дыэлектрычная пранікальнасць вакууму = 8.85 x 10⁻¹² Ф /м, Q = электрычны зарад, A = плошча паверхні правадной пласціны, V = рознасць электрычных патэнцыялаў.
