Զուգահեռ ափսեի կոնդենսատորի սահմանումը
Զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորը կոնդենսատոր է, որը բաղկացած է երկու զուգահեռ հաղորդիչ թիթեղներից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի հավասար լայնական հատույթի մակերես (A) և երկու թիթեղներից, որոնք միմյանցից բաժանված են որոշակի հեռավորությամբ (d), ինչպես ցույց է տրված ձախ կողմում գտնվող նկարում: Հաղորդիչ թիթեղներից մեկը դրական լիցքավորված է (+Q), մինչդեռ մյուս հաղորդիչ թիթեղը՝ բացասական լիցքավորված (-Q), որտեղ էլեկտրական լիցք Յուրաքանչյուր թիթեղի վրա լիցքը հավասար է։ Որպեսզի լիցքը չտեղափոխվի օդի մոլեկուլ, կոնդենսատորը մեկուսացված է միջավայրից, և երկու թիթեղների միջև կա վակուում։
Երկու հաղորդիչ թիթեղների էլեկտրական լիցքերի տեսակների տարբերությունը ստեղծում է էլեկտրական դաշտ և էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություն երկու թիթեղների միջև։ Դրական լիցքավորված թիթեղն ունի ավելի բարձր էլեկտրական պոտենցիալ, մինչդեռ բացասական լիցքավորված թիթեղն ունի ավելի ցածր էլեկտրական պոտենցիալ։ Ինչպես բացատրվել է էլեկտրական պոտենցիալի թեմայում, եթե կոնդենսատորի երկու թիթեղների միջև կա էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություն, ապա կոնդենսատորում կա էլեկտրական պոտենցիալ էներգիա։ Կոնդենսատորներում կուտակված էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան ունի բազմաթիվ կիրառություններ։
Զուգահեռ ափսեի կոնդենսատորի տարողունակության վրա ազդող գործոններ
Սկզբում կոնդենսատորը էլեկտրականորեն լիցքավորված կամ էլեկտրականորեն չեզոք չէ։ Լիցքավորվելու համար կոնդենսատորը լիցքավորվում է՝ այն միացնելով լարման աղբյուրի, օրինակ՝ մարտկոցի, հետ՝ մալուխի միջոցով։ Հաղորդիչ թիթեղներից մեկը միացված է մարտկոցի դրական բևեռին, իսկ մյուս հաղորդիչ թիթեղը՝ բացասական բևեռին։
Հիշե՛ք, որ նման լիցքերը վանում են միմյանց, մինչդեռ տարբեր լիցքերը ձգում են միմյանց։ 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 ատոմի միջուկում։ Եթե հաղորդիչ թիթեղի վրա ավելի շատ պրոտոններ կան, քան էլեկտրոններ, ապա թիթեղը դրական լիցքավորված է, ընդհակառակը, եթե էլեկտրոնների քանակը ավելի մեծ է, քան պրոտոնների քանակը, ապա թիթեղը բացասական լիցքավորված է։
Կոնդենսատորը մարտկոցին միացնելուց հետո մարտկոցի դրական բևեռը դրական լիցքավորվում է։ Այսպիսով, այն էլեկտրոնները քաշում է հաղորդիչ թիթեղից, մինչդեռ մարտկոցի բացասական բևեռը բացասական լիցքավորվում է, ուստի այն էլեկտրոնները մերժում է դեպի հաղորդիչ թիթեղ։ Մարտկոցի և հաղորդիչ թիթեղի միջև էլեկտրական տեղաշարժը հանգեցնում է նրան, որ հաղորդիչ թիթեղը կորցնում է դրական լիցքավորված էլեկտրոններ, իսկ հաղորդիչ թիթեղը ստանում է բացասական լիցքավորված էլեկտրոններ։ Էլեկտրոնների շարժումը դադարում է, երբ երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը հավասարվում է մարտկոցի երկու բևեռների միջև էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությանը։
Կոնդենսատորի ֆունկցիան էլեկտրական լիցքը և էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան կուտակելն է ։ Կոնդենսատորի էլեկտրական լիցքը և էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան կուտակելու ունակության մեծությունը կոչվում է տարողություն։ Որքան շատ էլեկտրաէներգիա է կուտակվում, այնքան մեծ է կուտակված էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան, այնքան մեծ է կոնդենսատորի տարողությունը։ Ի՞նչ գործոններ են ազդում զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորի տարողության վրա։
Հաղորդիչ ափսեի մակերեսը
Զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորը էլեկտրական լիցքը պահում է հաղորդիչ թիթեղի վրա: Եթե թիթեղի մակերեսը փոքր է, ապա պահվում է փոքր քանակությամբ էլեկտրական լիցք, հակառակ դեպքում, եթե թիթեղի մակերեսը մեծ է, ապա պահվում է մեծ քանակությամբ էլեկտրական լիցք: Որքան շատ էլեկտրական լիցքեր են պահվում հաղորդիչ թիթեղի վրա, այնքան մեծ է կոնդենսատորի էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան: Այսպիսով, որքան մեծ է կոնդենսատորի էլեկտրական պոտենցիալ էներգիան, այնքան մեծ է կոնդենսատորի տարողունակությունը: Այս վերանայման հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ կոնդենսատորի տարողունակությունը (C) համեմատական է հաղորդիչ թիթեղի մակերեսին (A):
Երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև հեռավորությունը
Էլեկտրոնների փոխանցումը դադարում է, երբ երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև պոտենցիալների տարբերությունը հավասարվում է երկու մարտկոցի բևեռների միջև պոտենցիալների տարբերությանը։ Ինչպե՞ս մեծացնել երկու հաղորդիչ թիթեղների էլեկտրական լիցքը։ Մի եղանակ է նվազեցնել երկու հաղորդիչների միջև հեռավորությունը (նվազագույնի հասցնելով d-ն)։ Երբ երկու հաղորդիչները մոտեցվում են, էլեկտրական լիցքի քանակը մնում է այնպես, որ էլեկտրական լիցքի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտը կայուն է։ V = E d հավասարման հիման վրա, երբ էլեկտրական դաշտը (E) հաստատուն է, էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը (V) նվազում է, եթե երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև հեռավորությունը նվազում է (d)։
Երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև պոտենցիալների տարբերությունը փոքրանում է այնպես, որ այն փոքր է մարտկոցի երկու բևեռների միջև պոտենցիալների տարբերությունից։ Սա կրկին առաջացնում է էլեկտրոնների տեղաշարժ, մինչև յուրաքանչյուր հաղորդիչ թիթեղի էլեկտրական լիցքը մեծանա։ Էլեկտրոնների փոխանցումը դադարում է, երբ երկու թիթեղների միջև պոտենցիալների տարբերությունը հավասարվում է մարտկոցի երկու բևեռների 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, երբ 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 տարողունակության հավասարումը
Նախկինում բացատրվել են զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորների տարողությանը ազդող գործոնները: Տարողության արժեքը կարելի է հստակորեն իմանալ հավասարման միջոցով հաշվարկների միջոցով: Գաուսի օրենքի միջոցով էլեկտրական դաշտի որոշման վերաբերյալ թեմայում էլեկտրական լիցքավորված հաղորդիչ թիթեղի մոտ էլեկտրական դաշտի հաշվարկման բանաձևը E = σ / ε է:o, որտեղ σ = Q / A, այնպես որ էլեկտրական դաշտի հավասարումը փոխվում է E = Q/A-ի՝ εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoԷլեկտրական պոտենցիալի հավասարումը V = E d է, որտեղ E = Q / A εo այնպես որ հավասարումը փոխվում է V = Q d / A εoՀզորության հավասարումը C = Q/V է, որտեղ V = Q d / A εo այնպես, որ տարողության հավասարումը փոխվի C = Q: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo / դ.
Հիմնվելով C = A ε o / d տարողության հավասարման վրա կարելի է եզրակացնել, որ տարողությունը (C) համեմատական է մակերևույթի մակերեսին (A) և հակադարձ համեմատական է երկու հաղորդիչ թիթեղների միջև եղած հեռավորությանը (d):
E = էլեկտրական դաշտ, σ = լիցքի խտություն, ε o = վակուումային դիէլեկտրական թափանցելիություն = 8.85 x 10 -12 F/մ, Q = էլեկտրական լիցք, A = հաղորդչի թիթեղի մակերես, V = էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություն։
