Kondenzator ima određeni kapacitet. Ako potreban kapacitet nije dostupan, mogu se spojiti dva ili više kondenzatora kako bi se postigao potreban kapacitet. Za ispravno spajanje kondenzatora, bitno je temeljito razumijevanje kondenzatorskih krugova.
Prije proučavanja kondenzatorskih krugova, prvo shvatite simbole.
Sljedeće. Dvije okomite crte u simbolu kondenzatora predstavljaju dva vodiča u pločastom kondenzatoru. U simbolu baterije, dulja okomita crta predstavlja visoki potencijal (+), a kraća okomita crta predstavlja niski potencijal (-). Vodoravne crte i u simbolu kondenzatora i u simbolu baterije predstavljaju žice.
Serijski krug
Dva kondenzatora spojena kao što je prikazano lijevo nazivaju se serijski kondenzatori. Slika desno prikazuje zamjenski kondenzator s kapacitetom jednakim dvama kondenzatorima spojenim serijski.
U početku, oba kondenzatora nisu električno nabijena. Nakon što su spojeni na bateriju, gornja ploča kondenzatora C1 , koja je spojena na pozitivni pol baterije, postaje pozitivno nabijena jer elektroni izlaze iz nje, a donja ploča kondenzatora C2, koja je spojena na negativni pol baterije, postaje negativno nabijena jer prima elektrone. Negativno nabijeni elektroni kreću se jer ih privlači pozitivni pol baterije koji je pozitivno nabijen. Zatim, te elektrone odbija negativni pol baterije koji je negativno nabijen prema donjoj ploči kondenzatora C2 . Gornja ploča kondenzatora C1 , koja je pozitivno nabijena, privlači elektrone s gornje ploče kondenzatora C2 tako da se elektroni kreću prema donjoj ploči kondenzatora C1 . Kao rezultat toga, donja ploča kondenzatora C1 postaje negativno nabijena, a gornja ploča kondenzatora C2 postaje pozitivno nabijena.
Negativni naboj koji izlazi iz gornje ploče kondenzatora C1 jednak je negativnom naboju koji ulazi u donju ploču kondenzatora C2 , a gornja ploča kondenzatora C1 dobiva pozitivni naboj koji je jednak negativnom naboju koji izlazi iz nje. Slično tome, negativni naboj na donjoj ploči kondenzatora C1 jednak je pozitivnom naboju na gornjoj ploči kondenzatora C2 . Dakle, svaka vodička ploča ima istu količinu naboja, ali predznak je različit, gdje gornja ploča kondenzatora C1 ima naboj +Q, donja ploča kondenzatora C1 ima naboj -Q , gornja ploča kondenzatora C2 ima naboj +Q, a donja ploča kondenzatora C2 ima naboj -Q. U serijskom krugu, količina električnog naboja na kondenzatoru C1 ( Q1 ) = količina električnog naboja na kondenzatoru C2 ( Q2 ) = Q.
Što je s električnim potencijalom? U serijskom strujnom krugu, električni potencijal na zamjenskom kondenzatoru jednak je električnom potencijalu na svakom kondenzatoru, V = V1 + V2. Električni potencijal na kondenzatoru C1 je V1 = Q/C1, električni potencijal na kondenzatoru C2 je V2 = Q/C2 a električni potencijal na zamjenskom kondenzatoru je V = Q/C.
V = V1 + V2
Q/C = Q/C1 + Pitanja i odgovori2
Q/C = Q (1/C1 + 1/C2)
1/C = 1/C1 + 1/C2
Ako su tri kondenzatora spojena serijski, gornja formula se mijenja u:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
Ako postoje četiri kondenzatora, dodajte 1/C4Slično tome, ako postoji pet kondenzatora i tako dalje. Ovo je formula za određivanje kapaciteta zamjenskog kondenzatora za kondenzatore spojene u seriju.
Pretpostavimo C1 je 2 i C2 je 1, tada je kapacitet zamjenskog kondenzatora:
1/C = 1/C1 + 1/C2 = 1/2 + 1/1 = 1/2 + 2/2 = 3/2
C/1 = C = 2/3
Na temelju ovog izračuna zaključuje se da je kapacitet zamjenskog kondenzatora manji od kapaciteta svakog kondenzatora spojenog u seriju.
Paralelni krug
Dva kondenzatora spojena kao što je prikazano lijevo nazivaju se paralelni kondenzatori. Slika desno prikazuje ekvivalentni kondenzator s kapacitetom jednakim dvama kondenzatorima spojenim paralelno.
Gornje ploče kondenzatora C1 i C2 spojene su na pozitivni pol baterije, pa imaju visoki električni potencijal. U međuvremenu, donje ploče kondenzatora C1 i C2 spojene su na negativni pol baterije, pa također imaju nizak električni potencijal. Stoga se može zaključiti da svaki paralelno spojen kondenzator ima razliku potencijala jednaku razlici potencijala baterije (V1 = V2 = V).
Kada su dva paralelna kondenzatora spojena na bateriju, pozitivni pol baterije privlači elektrone na gornju ploču, dok negativni pol baterije odbija elektrone prema donjoj ploči, uzrokujući premještanje elektrona s gornje na donju ploču. Dvije gornje ploče gube elektrone, postajući pozitivno nabijene, a dvije donje ploče dobivaju elektrone, postajući negativno nabijene. Prijenos elektrona prestaje kada je potencijalna razlika između dvije vodičke ploče jednaka potencijalnoj razlici baterije.
Gornja ploča kondenzatora C1 i donja ploča kondenzatora C1 pohranjuju isti električni naboj, ali imaju suprotne predznake. Slično tome, gornja ploča kondenzatora C2 i donja ploča kondenzatora C2 pohranjuju isti električni naboj, ali imaju suprotne predznake. Ako je električni naboj pohranjen u kondenzatoru C1 Q1 , a električni naboj pohranjen u kondenzatoru C2 Q2 , tada je ukupni električni naboj pohranjen u oba paralelno spojena kondenzatora Q = Q1 + Q2 . Dakle, ukupni električni naboj u paralelno spojenim kondenzatorima jednak je zbroju naboja u svakom kondenzatoru.
Veličina električnog naboja na svakom paralelno spojenom kondenzatoru izračunava se pomoću jednadžbe Q1 = C1 ΔV i Q2 = C2 ΔV dok se veličina električnog naboja na zamjenskom kondenzatoru izračunava pomoću jednadžbe Q = C ΔV, gdje je Q električni naboj, C je kapacitet, a ΔV je razlika električnih potencijala. Jednadžba Q = Q1 + Q2 preformulirano zamjenom Q:
Q = Q1 + Q2
C ΔV = C1 ΔV + C2 ΔV
C ΔV = ΔV (C1 + C2)
C = C1 + C2
Razlika potencijala ΔV je ista i stoga se eliminira iz jednadžbe.
Ako su tri kondenzatora spojena paralelno, gornja formula se mijenja u:
C = C1 + C2 + C3
Ako postoje četiri kondenzatora, tada se dodaje C4Slično tome, ako postoji pet kondenzatora i tako dalje. Ovo je formula za određivanje kapaciteta zamjenskog kondenzatora za kondenzatore spojene paralelno.
Pretpostavimo C1 je 2 i C2 je 1, tada je kapacitet zamjenskog kondenzatora:
C = C1 + C2 = 2 + 1 = 3
Na temelju ovog izračuna zaključuje se da je kapacitet zamjenskog kondenzatora veći od kapaciteta svakog paralelno spojenog kondenzatora.