Զուգահեռ ափսեի կոնդենսատորի սահմանումը
Զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորը կոնդենսատոր է, որը բաղկացած է երկու զուգահեռ թիթեղներից կամ հաղորդիչ թիթեղներից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի նույն լայնական հատույթի մակերեսը (A) և երկու թիթեղները միմյանցից բաժանված են որոշակի հեռավորությամբ (d), ինչպես ձախ կողմում գտնվող նկարում: Այս հոդվածում ենթադրենք, որ երկու հաղորդիչ թիթեղները իրարից բաժանված են վակուումով: Նկարում հաղորդիչ թիթեղներից մեկը դրական լիցքավորված է (+Q), մինչդեռ մյուս հաղորդիչ թիթեղը՝ բացասական լիցքավորված (-Q), որտեղ յուրաքանչյուր թիթեղի վրա էլեկտրական լիցքի քանակը նույնն է:
Երկու հաղորդիչ թիթեղների էլեկտրական լիցքի տեսակի տարբերությունը առաջացնում է էլեկտրական դաշտ և երկու թիթեղների միջև էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը։ Դրական լիցքավորված թիթեղն ունի ավելի բարձր էլեկտրական պոտենցիալ, մինչդեռ բացասական լիցքավորված թիթեղն ունի ավելի ցածր էլեկտրական պոտենցիալ։ Ինչպես բացատրվում է հոդվածում էլեկտրական պոտենցիալԵթե կոնդենսատորի երկու թիթեղների միջև կա էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություն, ապա կոնդենսատորում կա էլեկտրական պոտենցիալ էներգիա։ Կոնդենսատորում կուտակված էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան ունի բազմաթիվ կիրառություններ։
Զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորի տարողության վրա ազդող գործոններ
Կոնդենսատորները սկզբում լիցքավորված չեն, կամ էլեկտրականորեն չեզոք։ Դրանք լիցքավորելու համար դրանք լիցքավորվում են՝ մալուխների միջոցով միացնելով լարման աղբյուրին, ինչպիսին է մարտկոցը։ Մեկ հաղորդիչ թիթեղը միացված է մարտկոցի դրական ծայրին, իսկ մյուս հաղորդիչ թիթեղը՝ բացասական ծայրին։
Հիշե՛ք, որ նման լիցքերը վանում են, մինչդեռ տարբեր լիցքերը՝ ձգում։ Էլեկտրոնները բացասական լիցքավորված են և հեշտությամբ շարժվում են, քանի որ գտնվում են ատոմի մակերեսին, մինչդեռ պրոտոնները դրական լիցքավորված են և չեն կարող շարժվել, քանի որ գտնվում են միջուկում։ Եթե հաղորդիչ թիթեղի վրա պրոտոնների քանակը գերազանցում է էլեկտրոնների քանակը, ապա թիթեղը դրական լիցքավորված է։ Եվ հակառակը, եթե էլեկտրոնների քանակը գերազանցում է պրոտոնների քանակը, ապա թիթեղը բացասական լիցքավորված է։
Կոնդենսատորը մարտկոցին միացնելուց հետո, մարտկոցի դրական բևեռը դրականորեն լիցքավորվում է՝ էլեկտրոնները ձգելով հաղորդիչ թիթեղից, մինչդեռ մարտկոցի բացասական բևեռը բացասականորեն լիցքավորվում է՝ էլեկտրոնները վանելով դեպի հաղորդիչ թիթեղը։ Էլեկտրոնների փոխանցումը մարտկոցի և հաղորդիչ թիթեղի միջև հանգեցնում է էլեկտրոններ կորցնող հաղորդիչ թիթեղի դրական լիցքավորմանը, իսկ էլեկտրոններ ընդունող հաղորդիչ թիթեղի՝ բացասական լիցքավորմանը։ Էլեկտրոնների փոխանցումը դադարում է, երբ երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը հավասարվում է մարտկոցի երկու ծայրերի միջև էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությանը։
Կոնդենսատորը պահպանում է mէլեկտրական լիցք Dan էլեկտրական պոտենցիալ էներգիաԿոնդենսատորի էլեկտրական լիցք և պոտենցիալ էներգիա կուտակելու ունակության չափանիշը կոչվում է տարողություն։ Որքան մեծ է կուտակված էլեկտրական լիցքը և որքան մեծ է պոտենցիալ էներգիան, այնքան մեծ է տարողությունը։ Ի՞նչ գործոններ են ազդում զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորի տարողության վրա։
– Հաղորդիչ թիթեղի մակերեսը
Զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորները էլեկտրական լիցք են կուտակում իրենց հաղորդիչ թիթեղների վրա: Թիթեղի փոքր մակերեսը նշանակում է, որ կուտակվում է քիչ լիցք, իսկ թիթեղի մեծ մակերեսը նշանակում է, որ կուտակվում է մեծ լիցք: Որքան շատ լիցք է կուտակվում հաղորդիչ թիթեղների վրա, այնքան մեծ է կոնդենսատորի էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան: Հետևաբար, որքան մեծ է կոնդենսատորի էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան, այնքան մեծ է նրա տարողունակությունը: Այս վերանայման հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ կոնդենսատորի տարողունակությունը (C) համեմատական է հաղորդիչ թիթեղների մակերեսին (A):
- Երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև հեռավորությունը
Էլեկտրոնների շարժումը դադարում է, երբ երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև պոտենցիալների տարբերությունը հավասարվում է մարտկոցի երկու բևեռների միջև պոտենցիալների տարբերությանը: Ինչպե՞ս կարող է երկու հաղորդիչ թիթեղների վրա էլեկտրական լիցքը մեծանալ: Մի եղանակ է նվազեցնել երկու հաղորդիչների միջև հեռավորությունը (նվազեցնել d-ն): Երբ երկու հաղորդիչները մոտեցվում են միմյանց, էլեկտրական լիցքի քանակը մնում է անփոփոխ, այնպես որ էլեկտրական լիցքի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտը ունի անփոփոխ արժեք: V = E d հավասարման հիման վրա, երբ էլեկտրական դաշտը (E) անփոփոխ է, էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը (V) նվազում է, եթե երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև հեռավորությունը նվազում է (d):
Երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև պոտենցիալների տարբերությունը նվազում է մինչև այն փոքրանա մարտկոցի երկու ծայրերի միջև պոտենցիալների տարբերությունից։ Սա ստիպում է էլեկտրոններին կրկին շարժվել մինչև յուրաքանչյուր հաղորդիչ թիթեղի վրա էլեկտրական լիցքը մեծանա։ Էլեկտրոնների շարժումը դադարում է, երբ երկու թիթեղների միջև պոտենցիալների տարբերությունը հավասարվում է մարտկոցի երկու ծայրերի միջև պոտենցիալների տարբերությանը։
Երբ երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև հեռավորությունը փոքրանում է, յուրաքանչյուր թիթեղի վրա էլեկտրական լիցքը մեծանում է, ուստի կոնդենսատորի էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան նույնպես մեծանում է։ Եթե կոնդենսատորի էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան մեծանում է, կոնդենսատորի տարողունակությունը նույնպես մեծանում է։ Եթե հեռավորությունը փոքրանում է, լիցքը մեծանում է, որպեսզի տարողունակությունը մեծանա, եթե հեռավորությունը մեծանում է, լիցքը փոքրանում է, որպեսզի տարողունակությունը փոքրանա։ Կարելի է եզրակացնել, որ կոնդենսատորի տարողունակությունը (C) հակադարձ համեմատական է երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև հեռավորությանը (d)։
Զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորի կոնդենսատորի հավասարումը
Մենք նախկինում բացատրել ենք զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորի տարողության վրա ազդող գործոնները: Տարողության արժեքը կարելի է հստակ որոշել հավասարումների միջոցով հաշվարկների միջոցով: Գաուսի օրենքի միջոցով էլեկտրական դաշտի որոշման մասին հոդվածում մենք քննարկել ենք լիցքավորված հաղորդիչ թիթեղի մոտ էլեկտրական դաշտի հաշվարկման բանաձևը՝ E = σ/εo, որտեղ σ = Q/A, այնպես որ էլեկտրական դաշտի հավասարումը փոխվում է E = Q/A : εo = Q/A x 1/εo = Q/AεoԷլեկտրական պոտենցիալի հավասարումը V = E d է, որտեղ E = Q/Aεo ուստի հավասարումը փոխվում է V = Qd/Aε-իoԿափարիչի հավասարումը C = Q/V է, որտեղ V = Qd/Aεo այնպես որ տարողունակության հավասարումը փոխվում է C = Q : Qd/Aεo = Q x Aεo /Qd = Aεo/օր.
Հիմնվելով C = A կոնդենսատորային հավասարման վրա՝ εo / դ կարելի է եզրակացնել, որ տարողունակությունը (C) համեմատական է մակերևույթի մակերեսին (A) և հակադարձ համեմատական է երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև եղած հեռավորությանը (d):
Բանաձևի նկարագրությունը. E = էլեկտրական դաշտ, σ = լիցքի խտություն, εo = դատարկ տարածության դիէլեկտրիկ թափանցելիություն = 8,85 x 1012 - F/մ, Q = էլեկտրական լիցք, A = հաղորդիչ թիթեղի մակերևույթի մակերես, V = էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություն։
