Definicija kapacitivnosti kondenzatora
Mala čaša može sadržavati malo vode, dok velika čaša može sadržavati više vode. Što je veća zapremina stakla, to više vode može stati u njega. Dakle, svaka čaša ima kapacitet ili veličinu koja joj omogućava da sadrži vodu. Poput stakla, kondenzatori također mogu pohranjivati električne naboje i električnu potencijalnu energiju. kondenzator Kapacitet skladištenja električnog naboja i električne potencijalne energije naziva se kapacitet.
Faktori koji utiču na kapacitet
Veličinu sposobnosti stakla da zadrži vodu određuje zapremina stakla. Šta je sa kondenzatorima, šta određuje veličinu sposobnosti kondenzatora da pohrani električni naboj?
Slika sa strane prikazuje jednostavan kondenzator koji se sastoji od dvoprovodnih ploča razdvojenih određenim rastojanjem. Prije spajanja na izvor napona, kao što je baterija, dvije ploče nisu električno nabijene. Zatim se jedna od ploča spaja na pozitivni pol baterije, a druga ploča na negativni pol baterije pomoću kabla.
Nakon povezivanja na pozitivni pol baterije, pozitivno naelektrisanje na bateriji privlači negativno naelektrisane elektrone na ploču tako da se elektroni kreću prema pozitivnom polu baterije. To uzrokuje da ploče nemaju elektrone (negativno naelektrisanje) i imaju višak protona (pozitivno naelektrisanje), tako da ploče postaju pozitivno naelektrisane.
Nakon što se spoji na negativni pol baterije, pozitivno naelektrisanje na ploči privlači negativno naelektrisane elektrone na negativnom polu baterije, tako da se elektroni kreću prema ploči. To uzrokuje preopterećenje ploče elektronima, tako da ploča postaje negativno naelektrisana. Proces kretanja elektrona između ploča i baterija prestaje nakon što je potencijalna razlika između dvije ploče jednaka potencijalnoj razlici između dva pola baterije.
Kako povećati električni naboj na obje provodne ploče? Drugim riječima, šta treba učiniti da se elektroni prenesu na i sa pozitivnog pola baterije? Pomjeranje elektrona se dešava samo kada je razlika električnog potencijala između dva pola baterije veća od razlike električnog potencijala između dva provodnika. Da bi se elektron ponovo pokrenuo tako da se električni naboj u svakoj provodnoj ploči poveća, korištena baterija se zamjenjuje drugim izvorom napona koji ima veću razliku električnog potencijala. Pomjeranje elektrona prestaje kada je razlika potencijala u izvoru napona jednaka razlici potencijala kondenzatora. Stoga, ako je razlika potencijala u izvoru napona veća od , razlika potencijala kondenzatora je također veća.
Na osnovu gore navedenog pregleda, može se zaključiti da što je veći električni naboj pohranjen u svakoj provodnoj ploči, to je veća razlika električnog potencijala između dvije provodne ploče. Dakle, električni naboj (Q) je proporcionalan razlici električnog potencijala (V). Odnos između električnog naboja i razlike električnog potencijala prikazan je u sljedećem poređenju:
Q α V
Gornja poređenja se pretvaraju u jednačine dodavanjem konstante C:
Q = CV ili C = Q / V
Q = električni naboj (Coulomb), V = razlika električnih potencijala ili napon (Volt), C = konstanta koja se naziva kapacitet kondenzatora.
Vrijednost kapacitivnosti ne zavisi od električnog naboja i električnog napona, već zavisi od oblika i veličine provodne ploče. Matematički dokaz da kapacitivnost zavisi od oblika i veličine provodne ploče objašnjen je u temi o pločastom kondenzatoru. U temi se pretpostavlja da između dva provodnika postoji vakuum.
Kapacitet kondenzatora također ovisi o prirodi materijala koji se nalazi između dvije provodne ploče. Materijal koji se nalazi između dvije provodne ploče naziva se dielektrik. Kapacitet kondenzatora koji imaju dielektrike detaljno je razmotren u temi dielektrične konstante.
Jedinica kapacitivnosti
Jedinica za električni naboj je Coulomb, a jedinica za razliku električnog potencijala je Volt, što se zasniva na gornjoj jednačini kapacitivnosti. Jedinica za kapacitivnost je Coulomb po Voltu (C/V), također nazvana Farad (F), što potiče od imena britanskog naučnika Michaela Faradayja (1791-1867). Dakle, 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.
Pretpostavimo da kondenzator koji ima vrijednost od 2 Farada znači da kondenzator pohranjuje električni naboj od +2 Kulona na jednoj od provodnih ploča i -2 Kulona na drugoj provodnoj ploči. Pri čemu dvije provodne ploče imaju potencijalnu razliku od 1 Volta. Ako je baterija od 12 Volti spojena na kondenzator, jedna od električno nabijenih provodnih ploča je Q = CV = (2) (12 Volti) = +24 Kulona, dok je druga provodna ploča -24 Kulona.
Molimo vas da imate na umu da je Farad ogromna jedinica za kapacitet, tako da se obično koristi kao manja jedinica, naime mikrofarad, skraćeno μF (10-6 Farad) ili pikofarad skraćeno pF (10-12 Farad). Matematički proračuni koji pokazuju da je Farad ogromna jedinica, o čemu se raspravljalo u temi o kondenzatoru s paralelnim pločama.
