Skilgreining á samsíða plötuþétti
Samsíða plötuþéttirinn er þéttir sem samanstendur af tveimur samsíða leiðaraplötum, þar sem hvor plata hefur jafnt þversniðsflatarmál (A) og tveimur plötum sem eru aðskildar með ákveðinni fjarlægð (d), eins og sýnt er á myndinni til vinstri. Önnur leiðaraplatan er jákvætt hlaðin (+Q) en hin leiðaraplatan er neikvætt hlaðin (-Q), þar sem magn ... rafhleðslu á hvorri plötu er jöfn. Til þess að hleðslan færist ekki til loftsameindarinnar er þéttirinn einangraður frá umhverfinu og á milli platnanna tveggja er lofttæmi.
Mismunurinn á gerðum rafhleðslu í báðum leiðaraplötunum skapar rafsvið og spennumun á milli platnanna tveggja. Jákvæð hlaðna platan hefur hærri spennu en neikvætt hlaðna platan hefur lægri. Eins og útskýrt er í umræðunni um spennu, ef spennumunur er á milli platnanna tveggja í þéttinum, þá er raforkuorka í þéttinum. Raforkan sem er geymd í þéttum hefur marga notkunarmöguleika.
Þættir sem hafa áhrif á rýmd samsíða plötuþéttisins
Í fyrstu er þéttinn hvorki rafhlaðinn né rafhlutlaus. Til að hlaða hann er hann tengdur við spennugjafa eins og rafhlöðu með snúru. Önnur leiðaraplötunni er tengd við jákvæða pól rafhlöðunnar en hin leiðaraplötunni við neikvæða pól rafhlöðunnar.
Munið að eins hleðslur hrinda hvor annarri frá sér, en ólíkar hleðslur dragast hvor að annarri. Rafeindirnar eru neikvætt hlaðnar og auðvelt er að hreyfa þær þar sem þær eru á yfirborði atómsins, en róteindirnar eru jákvætt hlaðnar og geta ekki hreyft sig þar sem þær eru í kjarnanum. Ef leiðaraplatan hefur fleiri róteindir en rafeindir er platan jákvætt hlaðin, en ef fjöldi rafeinda er meiri en róteindir er platan neikvætt hlaðin.
Eftir að þéttirinn er tengdur við rafhlöðuna er jákvæði pól rafhlöðunnar jákvætt hlaðinn. Þannig dregur hann rafeindir frá leiðaraplötunni, en neikvæði pól rafhlöðunnar er neikvætt hlaðinn og hafnar rafeindunum að leiðaraplötunni. Rafmagnsfærslan milli rafhlöðunnar og leiðaraplötunnar veldur því að leiðaraplatan missir rafeindir til að vera jákvætt hlaðnar, en leiðaraplatan tekur við rafeindum til að vera neikvætt hlaðnar. Hreyfing rafeindanna stöðvast eftir að spennumunurinn á milli leiðaraplatnanna tveggja er jafn spennumunurinn á milli rafhlöðupólanna tveggja.
Hlutverk þéttis er að geyma rafhleðslu og raforku . Geta þéttisins til að geyma rafhleðslu og raforku kallast rafrýmd. Því meiri rafmagn sem geymt er, því meiri er geymd raforku og því meiri er rafrýmd þéttisins. Hvaða þættir hafa áhrif á rafrýmd samsíða plötuþéttis?
Yfirborðsflatarmál leiðaraplötunnar
Samsíða plötuþéttirinn geymir rafhleðsluna á leiðaraplötunni. Ef yfirborðsflatarmál plötunnar er lítið þá geymist lítil rafhleðsla, annars ef yfirborðsflatarmál plötunnar er stórt þá geymist mikil rafhleðsla. Því meiri rafhleðslur sem eru geymdar á leiðaraplötunni, því meiri er rafstöðuorka þéttisins. Því meiri sem rafstöðuorka þéttisins er, því meiri er rýmd hans. Byggt á þessari yfirferð má álykta að rýmd þéttisins (C) sé í réttu hlutfalli við yfirborðsflatarmál leiðaraplötunnar (A).
Fjarlægðin milli tveggja leiðaraplata
Flutningur rafeinda hættir eftir að spennumunurinn á milli leiðaraflötanna tveggja er jafn spennumunurinn á milli rafhlöðupólanna tveggja. Hvernig eykur maður rafhleðsluna á báðum leiðaraflötunum? Ein leið er að minnka fjarlægðina á milli leiðaranna tveggja (lágmarka d). Þegar leiðararnir tveir eru færðir nær hvor öðrum helst magn rafhleðslunnar þannig að rafsviðið sem rafhleðslan myndar er fast. Samkvæmt jöfnunni V = E d, þegar rafsviðið (E) er fast, minnkar rafspennumunurinn (V) ef fjarlægðin á milli leiðaraflötanna tveggja minnkar (d).
Spennumunurinn á milli leiðaraplatnanna tveggja minnkar þannig að hann er minni en spennumunurinn á milli rafskautanna tveggja. Þetta veldur því að rafeindir færast aftur til þar til rafhleðsla hvorrar leiðaraplötu eykst. Flutningur rafeinda stöðvast eftir að spennumunurinn á milli platnanna tveggja er jafn spennumunurinn á milli rafskautanna tveggja.
Þegar fjarlægðin milli leiðaraplatnanna tveggja minnkar eykst rafhleðslan á hvorri plötu þannig að rafstöðuorka þéttisins eykst einnig. Ef rafstöðuorka þéttisins eykst, eykst einnig rýmd þéttisins. Ef fjarlægðin minnkar eykst hleðslan þannig að rýmdin eykst, þegar fjarlægðin eykst minnkar hleðslan þannig að rýmdin minnkar. Hægt er að álykta að rýmd þéttisins (C) sé í öfugu hlutfalli við fjarlægðina milli leiðaraplatnanna tveggja (d).
Jafna rafrýmdar samsíða plötuþéttisins
Áður hefur verið útskýrt hvað hefur áhrif á rafrýmd samsíða plötuþétta. Hægt er að vita rafrýmdargildið greinilega með útreikningum með jöfnunni. Í efni um að ákvarða rafsvið með lögmáli Gauss er formúlan til að reikna rafsviðið nálægt rafhlaðinni leiðaraplötu E = σ / εo, þar sem σ = Q / A þannig að rafsviðsjafnan breytist í E = Q/A: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoJafna rafspennunnar er V = E d, þar sem E = Q / A εo þannig að jafnan breytist í V = Qd / AεoJafna rafrýmdar er C = Q/V, þar sem V = Qd / Aεo þannig að jafna rafrýmdar breytist í C = Q: Qd / Aεo = Q x Aεo / Q d = A εo / d.
Byggt á jöfnu rafrýmdar C = A ε o / d má álykta að rafrýmd (C) er í réttu hlutfalli við yfirborðsflatarmálið (A) og í öfugu hlutfalli við fjarlægðina (d) milli leiðaraplatnanna tveggja.
E = rafsvið, σ = hleðsluþéttleiki, εo = tómarúmsleypivísi = 8.85 x 10-12 F /m, Q = rafhleðsla, A = yfirborðsflatarmál leiðaraplötunnar, V = spennumunur.
