Difino de paralelplata kondensilo
Paralela platkondensilo estas kondensilo konsistanta el du paralelaj platoj aŭ konduktilaj platoj, ĉiu plato havanta la saman transversan sekcan areon (A) kaj la du platoj estas apartigitaj per certa distanco (d), kiel en la maldekstra bildo. En ĉi tiu artikolo, supozu, ke la du konduktilaj platoj estas apartigitaj per vakuo. En la bildo, unu el la konduktilaj platoj estas pozitive ŝargita (+Q) dum la alia konduktila plato estas negative ŝargita (-Q), kie la kvanto de elektra ŝargo sur ĉiu plato estas la sama.
La diferenco en elektra ŝargo inter la du konduktaj platoj kreas elektran kampon kaj potencialan diferencon inter ili. La pozitive ŝargita plato havas pli altan potencialon, dum la negative ŝargita plato havas pli malaltan potencialon. Kiel klarigite en la artikolo pri elektra potencialo , se ekzistas potenciala diferenco inter la du kondensatoraj platoj, ekzistas elektra potenciala energio en la kondensatoro. La elektra potenciala energio stokita en kondensatoro havas multajn uzojn.
Faktoroj influantaj la kapacitancon de paralelplata kondensilo
Kondensatoroj estas komence neŝargitaj, aŭ elektre neŭtralaj. Por ŝargi ilin, ili estas ŝargitaj per konektado al tensiofonto, kiel ekzemple baterio, uzante kablojn. Unu konduktila plato estas konektita al la pozitiva terminalo de la baterio, dum la alia konduktila plato estas konektita al la negativa terminalo.
Memoru, ke similaj ŝargoj forpuŝas, dum malsamaj ŝargoj altiras. Elektronoj estas negative ŝargitaj kaj facile moviĝas ĉar ili situas sur la surfaco de la atomo, dum protonoj estas pozitive ŝargitaj kaj ne povas moviĝi ĉar ili situas en la nukleo. Se la nombro da protonoj sur kondukta plato superas la nombron da elektronoj, la plato estas pozitive ŝargita. Male, se la nombro da elektronoj superas la nombron da protonoj, la plato estas negative ŝargita.
Post kiam la kondensilo estas konektita al la baterio, la pozitiva poluso de la baterio estas pozitive ŝargita, altirante elektronojn de la konduktila plato, dum la negativa poluso de la baterio estas negative ŝargita, forpuŝante elektronojn al la konduktila plato. La translokigo de elektronoj inter la baterio kaj la konduktila plato kaŭzas, ke la konduktila plato, kiu perdas elektronojn, iĝas pozitive ŝargita kaj la konduktila plato, kiu ricevas elektronojn, iĝas negative ŝargita. La translokigo de elektronoj ĉesas kiam la elektra potenciala diferenco inter la du konduktilaj platoj egalas al la elektra potenciala diferenco inter la du bateriaj terminaloj.
Kondensatoroj stokas elektran ŝargon kaj potencialan energion . La mezuro de la kapablo de kondensatoro stoki elektran ŝargon kaj potencialan energion nomiĝas kapacitanco. Ju pli granda la stokita elektra ŝargo, des pli granda la potenciala energio, kaj des pli granda la kapacitanco. Kiuj faktoroj influas la kapacitancon de paralelplata kondensatoro?
– Surfaca areo de la konduktila plato
Paralelaj platkondensiloj stokas elektran ŝargon sur siaj konduktaj platoj. Malgranda platsurfaca areo signifas, ke malmulte da ŝargo estas stokita; granda platsurfaca areo signifas, ke granda ŝargo estas stokita. Ju pli da ŝargo stokita sur la konduktaj platoj, des pli granda estas la elektra potenciala energio de la kondensilo. Tial, ju pli granda estas la elektra potenciala energio de la kondensilo, des pli granda estas ĝia kapacitanco. Surbaze de ĉi tiu recenzo, oni povas konkludi, ke la kapacitanco (C) de la kondensilo estas proporcia al la surfaca areo de la konduktaj platoj (A).
– Distanco inter la du konduktilaj platoj
La movado de elektronoj ĉesas post kiam la potenciala diferenco inter la du konduktilaj platoj egalas al la potenciala diferenco inter la du polusoj de la baterio. Kiel la elektra ŝargo sur la du konduktilaj platoj povas pliiĝi? Unu maniero estas redukti la distancon inter la du konduktiloj (redukti d). Kiam la du konduktiloj estas alproksimigitaj unu al la alia, la kvanto de elektra ŝargo restas konstanta, tiel ke la elektra kampo produktita de la elektra ŝargo havas konstantan valoron. Surbaze de la ekvacio V = E d, kiam la elektra kampo (E) estas konstanta, la elektra potenciala diferenco (V) malpliiĝas se la distanco inter la du konduktilaj platoj estas reduktita (d).
La potenciala diferenco inter la du konduktaj platoj malpliiĝas ĝis ĝi estas malpli ol la potenciala diferenco inter la du terminaloj de la baterio. Tio kaŭzas, ke elektronoj denove moviĝas ĝis la elektra ŝargo sur ĉiu kondukta plato pliiĝas. Elektrona movado ĉesas kiam la potenciala diferenco inter la du platoj egalas la potencialan diferencon inter la du terminaloj de la baterio.
Kiam la distanco inter la du konduktilaj platoj malpliiĝas, la elektra ŝargo sur ĉiu plato pliiĝas tiel ke la elektra potenciala energio en la kondensilo ankaŭ pliiĝas. Se la elektra potenciala energio en la kondensilo pliiĝas, la kapacitanco de la kondensilo ankaŭ pliiĝas. Se la distanco malpliiĝas, la ŝargo pliiĝas tiel ke la kapacitanco pliiĝas, se la distanco pliiĝas, la ŝargo malpliiĝas tiel ke la kapacitanco malpliiĝas. Oni povas konkludi, ke la kapacitanco de la kondensilo (C) estas inverse proporcia al la distanco inter la du konduktilaj platoj (d).
Kapacitanca ekvacio por paralelplata kondensilo
Antaŭe, estis klarigitaj la aferoj, kiuj influas la kapacitancan valoron de paralelplata kondensilo. La kapacitanca valoro povas esti klare konata per kalkuloj uzante ekvaciojn. En la artikolo pri determinado de la elektra kampo uzante la leĝon de Gauss, estis diskutita la formulo por kalkuli la elektran kampon proksime de elektre ŝargita konduktila plato estas E = σ/ε₂o , kie σ = Q/A tiel ke la elektra kampa ekvacio ŝanĝiĝas al E = Q/A : ε₂o = Q/A x 1/ε₂o = Q/Aε₂o . La elektra potenciala ekvacio estas V = E₂d, kie E = Q/Aε₂o tiel ke la ekvacio ŝanĝiĝas al V = Qd/Aε₂o . La kapacitanca ekvacio estas C = Q/V, kie V = Qd/Aε₂o tiel ke la kapacitanca ekvacio ŝanĝiĝas al C = Q : Qd/Aε₂o = Q x Aε₂o /Qd = Aε₂o / d.
Surbaze de la kapacitanca ekvacio C = A ε o / d oni povas konkludi, ke la kapacitanco (C) estas proporcia al la surfacareo (A) kaj inverse proporcia al la distanco (d) inter la du konduktilaj platoj.
Formulpriskribo: E = elektra kampo, σ = ŝargdenseco, ε₂o = permitiveco de malplena spaco = 8,85 x 10⁻¹² F /m, Q = elektra ŝargo, A = surfaca areo de la konduktila plato, V = elektra potencialdiferenco.
