პარალელური ფირფიტის კონდენსატორები

პარალელური ფირფიტის კონდენსატორის განმარტება

პარალელური ფირფიტისებრი კონდენსატორი არის კონდენსატორი, რომელიც შედგება ორი პარალელური ფირფიტის ან გამტარი ფირფიტისგან, რომელთაგან თითოეულს აქვს ერთნაირი განივი კვეთის ფართობი (A) და ორი ფირფიტა ერთმანეთისგან გარკვეული მანძილით არის დაშორებული (d), როგორც ეს მარცხენა სურათზეა ნაჩვენები. ამ სტატიაში ვივარაუდოთ, რომ ორი გამტარი ფირფიტა ვაკუუმით არის დაშორებული. სურათზე ერთი გამტარი ფირფიტა დადებითად არის დამუხტული (+Q), ხოლო მეორე გამტარი ფირფიტა უარყოფითად არის დამუხტული (-Q), სადაც თითოეულ ფირფიტაზე ელექტრული მუხტის რაოდენობა იგივეა.

ორ გამტარ ფირფიტას შორის ელექტრული მუხტის სხვაობა ქმნის ელექტრულ ველს და მათ შორის პოტენციურ სხვაობას. დადებითად დამუხტულ ფირფიტას უფრო მაღალი პოტენციალი აქვს, ხოლო უარყოფითად დამუხტულ ფირფიტას - უფრო დაბალი. როგორც ელექტრული პოტენციალის შესახებ სტატიაშია ახსნილი , თუ ორ კონდენსატორის ფირფიტას შორის პოტენციური სხვაობაა, კონდენსატორში ელექტრული პოტენციური ენერგიაა. კონდენსატორში დაცულ ელექტრულ პოტენციურ ენერგიას მრავალი გამოყენება აქვს.

პარალელური ფირფიტის კონდენსატორის ტევადობაზე მოქმედი ფაქტორები

კონდენსატორები თავდაპირველად დაუმუხტულია, ანუ ელექტრულად ნეიტრალური. მათი დასატენად, ისინი იტენება ძაბვის წყაროსთან, მაგალითად, აკუმულატორთან, კაბელების გამოყენებით მიერთებით. ერთი გამტარი ფირფიტა დაკავშირებულია აკუმულატორის დადებით ტერმინალთან, ხოლო მეორე გამტარი ფირფიტა - უარყოფით ტერმინალთან.

გახსოვდეთ, რომ მსგავსი მუხტები განიზიდავს ერთმანეთს, ხოლო განსხვავებული მუხტები - იზიდავს. ელექტრონები უარყოფითად დამუხტულია და ადვილად მოძრაობენ, რადგან ისინი ატომის ზედაპირზე არიან განლაგებული, ხოლო პროტონები დადებითად დამუხტულია და ვერ მოძრაობენ, რადგან ისინი ბირთვშია განლაგებული. თუ გამტარ ფირფიტაზე პროტონების რაოდენობა აღემატება ელექტრონების რაოდენობას, ფირფიტა დადებითად დამუხტულია. პირიქით, თუ ელექტრონების რაოდენობა აღემატება პროტონების რაოდენობას, ფირფიტა უარყოფითად დამუხტულია.

კონდენსატორის აკუმულატორთან შეერთების შემდეგ, აკუმულატორის დადებითი პოლუსი დადებითად იტენება, რაც ელექტრონებს გამტარი ფირფიტიდან იზიდავს, ხოლო უარყოფითი პოლუსი უარყოფითად იტენება, რაც ელექტრონებს გამტარი ფირფიტისკენ მიმართავს. აკუმულატორსა და გამტარ ფირფიტას შორის ელექტრონების გადაცემა იწვევს ელექტრონების დაკარგვის გამომტანი გამტარი ფირფიტის დადებითად დამუხტვას, ხოლო ელექტრონების მიმღები გამტარი ფირფიტის უარყოფითად დამუხტვას. ელექტრონების გადაცემა წყდება, როდესაც ორ გამტარ ფირფიტას შორის ელექტრული პოტენციური სხვაობა ტოლი იქნება აკუმულატორის ორ ტერმინალს შორის ელექტრული პოტენციური სხვაობისა.

კონდენსატორები ინახავენ ელექტრულ მუხტს და პოტენციურ ენერგიას . კონდენსატორის ელექტრული მუხტისა და პოტენციური ენერგიის შენახვის უნარის საზომს ტევადობა ეწოდება. რაც უფრო დიდია შენახული ელექტრული მუხტი, მით უფრო დიდია პოტენციური ენერგია და მით უფრო დიდია ტევადობა. რა ფაქტორები მოქმედებს პარალელურ-ფირფიტიანი კონდენსატორის ტევადობაზე?

– გამტარი ფირფიტის ზედაპირის ფართობი

პარალელური ფირფიტისებრი კონდენსატორები ელექტრულ მუხტს გამტარ ფირფიტებზე ინახავენ. ფირფიტის მცირე ზედაპირის ფართობი ნიშნავს, რომ მცირე მუხტი ინახება; ფირფიტის დიდი ზედაპირის ფართობი ნიშნავს, რომ დიდი მუხტი ინახება. რაც უფრო მეტი მუხტი ინახება გამტარ ფირფიტებზე, მით უფრო დიდია კონდენსატორის ელექტრული პოტენციური ენერგია. შესაბამისად, რაც უფრო დიდია კონდენსატორის ელექტრული პოტენციური ენერგია, მით უფრო დიდია მისი ტევადობა. ამ მიმოხილვის საფუძველზე შეიძლება დავასკვნათ, რომ კონდენსატორის ტევადობა (C) პროპორციულია გამტარი ფირფიტების ზედაპირის ფართობისა (A).

- მანძილი ორ გამტარ ფირფიტას შორის

ელექტრონების მოძრაობა წყდება მას შემდეგ, რაც ორ გამტარ ფირფიტას შორის პოტენციური სხვაობა აკუმულატორის ორ პოლუსს შორის პოტენციური სხვაობის ტოლი გახდება. როგორ შეიძლება ორ გამტარ ფირფიტაზე ელექტრული მუხტის გაზრდა? ერთ-ერთი გზაა ორ გამტარს შორის მანძილის შემცირება (d-ს შემცირება). როდესაც ორი გამტარი ერთმანეთთან ახლოსაა, ელექტრული მუხტის რაოდენობა მუდმივი რჩება, ამიტომ ელექტრული მუხტის მიერ წარმოქმნილ ელექტრულ ველს მუდმივი მნიშვნელობა აქვს. V = E d განტოლების მიხედვით, როდესაც ელექტრული ველი (E) მუდმივია, ელექტრული პოტენციური სხვაობა (V) მცირდება, თუ ორ გამტარ ფირფიტას შორის მანძილი შემცირდება (d).

ორ გამტარ ფირფიტას შორის პოტენციური სხვაობა მცირდება მანამ, სანამ ის ნაკლები არ გახდება აკუმულატორის ორ კონტაქტს შორის პოტენციურ სხვაობაზე. ეს იწვევს ელექტრონების ხელახლა მოძრაობას მანამ, სანამ თითოეულ გამტარ ფირფიტაზე ელექტრული მუხტი არ გაიზრდება. ელექტრონების მოძრაობა წყდება, როგორც კი ორ ფირფიტას შორის პოტენციური სხვაობა აკუმულატორის ორ კონტაქტს შორის პოტენციურ სხვაობას გაუტოლდება.

როდესაც ორ გამტარ ფირფიტას შორის მანძილი მცირდება, თითოეულ ფირფიტაზე ელექტრული მუხტი იზრდება ისე, რომ კონდენსატორში ელექტრული პოტენციური ენერგიაც იზრდება. თუ კონდენსატორში ელექტრული პოტენციური ენერგია იზრდება, კონდენსატორის ტევადობაც იზრდება. თუ მანძილი მცირდება, მუხტი იზრდება ისე, რომ ტევადობა იზრდება, თუ მანძილი იზრდება, მუხტი მცირდება ისე, რომ ტევადობა მცირდება. შეიძლება დავასკვნათ, რომ კონდენსატორის ტევადობა (C) უკუპროპორციულია ორ გამტარ ფირფიტას შორის მანძილისა (d).

პარალელური ფირფიტის კონდენსატორის ტევადობის განტოლება

ადრე ახსნილი იყო ის ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ პარალელური ფირფიტისებრი კონდენსატორის ტევადობის მნიშვნელობაზე. ტევადობის მნიშვნელობის ნათლად გაგება შესაძლებელია განტოლებების გამოყენებით გამოთვლებით. სტატიაში, რომელიც ეხება ელექტრული ველის განსაზღვრას გაუსის კანონის გამოყენებით, განხილული იყო ელექტრულად დამუხტული გამტარი ფირფიტის მახლობლად ელექტრული ველის გამოთვლის ფორმულა E = σ/ε _o , სადაც σ = Q/A ისე, რომ ელექტრული ველის განტოლება იცვლება E = Q/A : ε _o = Q/A x 1/ε _o = Q/Aε _o . ელექტრული პოტენციალის განტოლებაა V = E d , სადაც E = Q/Aε _o , ამიტომ განტოლება იცვლება V = Qd/Aε _o . ტევადობის განტოლებაა C = Q/V , სადაც V = Qd/Aε _o , ამიტომ ტევადობის განტოლება იცვლება C = Q : Qd/Aε _o = Q x Aε _o /Qd = Aε _o /d .

_{ტევადობის განტოლების C = A ε o} / d საფუძველზე შეიძლება დავასკვნათ, რომ ტევადობა (C) ზედაპირის ფართობის (A) პროპორციულია და ორ გამტარ ფირფიტას შორის მანძილის (d) უკუპროპორციულია.

ფორმულის აღწერა: E = ელექტრული ველი, σ = მუხტის სიმკვრივე, ε _o = ცარიელი სივრცის დინების შეღწევადობა = 8,85 x 10 ^-12 F/m, Q = ელექტრული მუხტი, A = გამტარი ფირფიტის ზედაპირის ფართობი, V = ელექტრული პოტენციალის სხვაობა.