Difino de la paralelplata kondensilo
La paralelplata kondensilo estas kondensilo, kiu konsistas el du paralelaj konduktilaj platoj, ĉiu plato havanta egalan transversan areon (A) kaj du platojn apartigitajn per certa distanco (d), kiel montrite en la maldekstra figuro. 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 egala. Por ke la ŝargo ne moviĝu al la aermolekulo, la kondensilo estas izolita de la ĉirkaŭaĵo, kaj inter la du platoj estas vakuo.
La diferenco en la specoj de elektraj ŝargoj en ambaŭ konduktilaj platoj kreas elektran kampon kaj elektran potencialan diferencon inter la du platoj. La pozitive ŝargita plato havas pli altan elektran potencialon, dum la negative ŝargita plato havas pli malaltan elektran potencialon. Kiel klarigite en la temo pri la elektra potencialo, se ekzistas elektra potenciala diferenco inter la du platoj de la kondensilo, ekzistas elektra potenciala energio en la kondensilo. La elektra potenciala energio stokita en kondensiloj havas multajn uzojn.
Faktoroj influantaj la kapacitancon de la paralelplata kondensilo
La kondensilo komence ne estas elektre ŝargita aŭ elektre neŭtrala. Por esti ŝargita, la ŝargado de la kondensilo okazas per konektado de la kondensilo kun tensiofonto, kiel ekzemple baterio, per kablo. Unu el la konduktilaj platoj estas konektita al la pozitiva poluso de la baterio, dum la alia konduktila plato estas konektita al la negativa poluso de la baterio.
Memoru, ke similaj ŝargoj forpuŝas unu la alian, dum malsamaj ŝargoj altiras unu la alian. La elektronoj estas negative ŝargitaj kaj facile moviĝeblaj ĉar ili estas sur la surfaco de la atomo, dum la protonoj estas pozitive ŝargitaj kaj ne povas moviĝi ĉar ili estas ĉe la atomkerno. Se la konduktila plato havas pli da protonoj ol elektronoj, la plato estas pozitive ŝargita, male, se la nombro da elektronoj estas pli granda ol la nombro 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. Tiel ĝi tiras la elektronojn de la konduktila plato, dum la negativa poluso de la baterio estas negative ŝargita, tiel ke ĝi forpuŝas la elektronojn al la konduktila plato. La elektra delokiĝo inter la baterio kaj la konduktila plato kaŭzas, ke la konduktila plato perdas elektronojn por esti pozitive ŝargita, kaj la konduktila plato ricevas elektronojn por esti negative ŝargita. La movado de elektronoj ĉesas post kiam la elektra potenciala diferenco inter la du konduktilaj platoj egalas al la elektra potenciala diferenco inter la du bateriopolusoj.
La funkcio de kondensilo estas stoki elektran ŝargon kaj potencialan energion . La kapablo de la kondensilo stoki elektran ŝargon kaj potencialan energion nomiĝas kapacitanco. Ju pli da elektro estas stokita, des pli granda estas la stokita elektra potenciala energio, des pli granda estas la kapacitanco de la kondensilo. Kiuj faktoroj influas la kapacitancon de paralelplata kondensilo?
La surfaco de la konduktila plato
La paralelplata kondensilo stokas la elektran ŝargon sur la konduktila plato. Se la platsurfaca areo estas malgranda, tiam malmulte da elektra ŝargo estas stokita, alie se la platsurfaca areo estas granda, tiam multe da elektra ŝargo estas stokita. Ju pli da elektraj ŝargoj stokitaj sur la konduktila plato, des pli granda estas la elektra potenciala energio posedata de la kondensilo. Do, ju pli granda estas la elektra potenciala energio de la kondensilo, des pli granda estas la kapacitanco de la kondensilo. Surbaze de ĉi tiu recenzo, oni povas konkludi, ke la kapacitanco de la kondensilo (C) estas proporcia al la surfaca areo de la konduktila plato (A).
La distanco inter la du konduktilaj platoj
La translokigo de elektronoj ĉesas post kiam la potenciala diferenco inter la du konduktilaj platoj egalas al la potenciala diferenco inter la du bateriaj polusoj. Kiel oni pliigas la elektran ŝargon sur ambaŭ konduktilaj platoj? Unu maniero estas redukti la distancon inter la du konduktiloj (minimumigante d). Kiam la du konduktiloj estas alproksimigitaj, la kvanto de elektra ŝargo restas tiel ke la elektra kampo produktita de la elektra ŝargo estas fiksa. 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 malpliiĝas (d).
La potenciala diferenco inter la du konduktilaj platoj estas reduktita tiel ke ĝi estas pli malgranda ol la potenciala diferenco inter la du bateriaj polusoj. Tio kaŭzas la delokiĝon de elektronoj denove ĝis la elektra ŝargo de ĉiu konduktila plato pliiĝas. La translokigo de elektronoj ĉesas post kiam la potenciala diferenco inter la du platoj egalas al la potenciala diferenco inter la du bateriaj polusoj.
Kiam la distanco inter la du konduktilaj platoj malpliiĝas, la elektra ŝargo sur ĉiu plato pliiĝas tiel ke la elektra potenciala energio de la kondensilo ankaŭ pliiĝas. Se la elektra potenciala energio de la kondensilo pliiĝas, la kapacitanco de la kondensilo ankaŭ pliiĝas. Se la distanco malpliiĝas, la ŝargo pliiĝas tiel ke la kapacitanco pliiĝas, kiam 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).
La ekvacio de la kapacitanco de la paralelplata kondensilo
Antaŭe, aferoj, kiuj influas la kapacitancon de paralelplataj kondensatoroj, estis klarigitaj. La kapacitanca valoro povas esti klare konata per kalkuloj uzante la ekvacion. En temo pri determinado de la elektra kampo uzante la leĝon de Gauss, la formulo por kalkuli la elektran kampon proksime al la elektre ŝargita konduktila plato estas E = σ / ε.o, kie σ = Q / A tiel ke la elektra kampa ekvacio ŝanĝiĝas al E = Q/A: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoLa ekvacio de la elektra potencialo estas V = E d, kie E = Q / A εo tiel ke la ekvacio ŝanĝiĝas al V = Q d / A εoLa ekvacio de kapacitanco estas C = Q/V, kie V = Q d / A εo tiel ke la ekvacio de kapacitanco ŝanĝiĝas al C = Q: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo / d.
Surbaze de la ekvacio de kapacitanco 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.
E = elektra kampo, σ = ŝarga denseco, ε₂o = vakua permitiveco = 8.85 x 10⁻¹² F /m, Q = elektra ŝargo, A = surfaca areo de la konduktila plato, V = elektra potenciala diferenco.
