პარალელური ფირფიტის კონდენსატორის განმარტება
პარალელური ფირფიტისებრი კონდენსატორი არის კონდენსატორი, რომელიც შედგება ორი პარალელური გამტარი ფირფიტისგან, რომელთაგან თითოეულს აქვს თანაბარი განივი კვეთის ფართობი (A) და ორი ფირფიტისგან, რომლებიც ერთმანეთისგან გარკვეული მანძილით (d) არის დაშორებული, როგორც ეს ნაჩვენებია მარცხენა ფიგურაზე. გამტარი ფირფიტებიდან ერთი დადებითად დამუხტულია (+Q), ხოლო მეორე გამტარი ფირფიტა უარყოფითად დამუხტულია (-Q), სადაც ელექტრული მუხტი თითოეულ ფირფიტაზე მუხტი თანაბარია. იმისათვის, რომ მუხტი ჰაერის მოლეკულაზე არ გადავიდეს, კონდენსატორი გარემოსგან იზოლირებულია და ორ ფირფიტას შორის ვაკუუმია.
ორივე გამტარ ფირფიტაში ელექტრული მუხტების ტიპების სხვაობა ქმნის ელექტრულ ველს და ელექტრულ პოტენციურ სხვაობას ორ ფირფიტას შორის. დადებითად დამუხტულ ფირფიტას უფრო მაღალი ელექტრული პოტენციალი აქვს, ხოლო უარყოფითად დამუხტულ ფირფიტას - უფრო დაბალი. როგორც ელექტრული პოტენციალის თემაშია ახსნილი, თუ კონდენსატორის ორ ფირფიტას შორის ელექტრული პოტენციური სხვაობაა, კონდენსატორში ელექტრული პოტენციური ენერგიაა. კონდენსატორებში დაზოგილ ელექტრულ პოტენციურ ენერგიას მრავალი გამოყენება აქვს.
პარალელური ფირფიტის კონდენსატორის ტევადობაზე მოქმედი ფაქტორები
თავდაპირველად, კონდენსატორი არ არის ელექტრულად დამუხტული ან ელექტრულად ნეიტრალური. დასატენად, კონდენსატორის დამუხტვა ხდება კაბელის გამოყენებით კონდენსატორის ძაბვის წყაროსთან, მაგალითად, აკუმულატორთან, მიერთებით. ერთი გამტარი ფირფიტა დაკავშირებულია აკუმულატორის დადებით პოლუსთან, ხოლო მეორე გამტარი ფირფიტა - აკუმულატორის უარყოფით პოლუსთან.
გახსოვდეთ, რომ ერთნაირი მუხტები ერთმანეთს განიზიდავს, ხოლო განსხვავებული მუხტები ერთმანეთს იზიდავს. ელექტრონები უარყოფითად დამუხტულია და ადვილად მოძრაობენ, რადგან ისინი ატომის ზედაპირზე არიან, ხოლო პროტონები დადებითად დამუხტულია და ვერ მოძრაობენ, რადგან ატომის ბირთვთან არიან. თუ გამტარ ფირფიტაზე მეტი პროტონია, ვიდრე ელექტრონი, ფირფიტა დადებითად დამუხტულია, პირიქით, თუ ელექტრონების რაოდენობა პროტონებზე მეტია, ფირფიტა უარყოფითად დამუხტულია.
კონდენსატორის აკუმულატორთან შეერთების შემდეგ, აკუმულატორის დადებითი პოლუსი დადებითად იტენება. ამგვარად, ის ელექტრონებს გამტარი ფირფიტიდან იზიდავს, ხოლო უარყოფითი პოლუსი უარყოფითად იტენება, ამიტომ ელექტრონებს გამტარ ფირფიტაზე გადააქვს. აკუმულატორსა და გამტარ ფირფიტას შორის ელექტრული გადაადგილება იწვევს გამტარ ფირფიტას მიერ დადებითად დამუხტული ელექტრონების დაკარგვას, ხოლო გამტარი ფირფიტა იღებს უარყოფითად დამუხტულ ელექტრონებს. ელექტრონების მოძრაობა წყდება მას შემდეგ, რაც ორ გამტარ ფირფიტას შორის ელექტრული პოტენციალის სხვაობა აკუმულატორის ორ პოლუსს შორის ელექტრული პოტენციალის სხვაობას უტოლდება.
კონდენსატორის ფუნქციაა ელექტრული მუხტისა და ელექტრული პოტენციური ენერგიის შენახვა . კონდენსატორის ელექტრული მუხტისა და ელექტრული პოტენციური ენერგიის შენახვის უნარის ზომას ტევადობა ეწოდება. რაც უფრო მეტი ელექტროენერგია ინახება, მით უფრო მეტია შენახული ელექტრული პოტენციური ენერგია, მით უფრო დიდია კონდენსატორის ტევადობა. რა ფაქტორები მოქმედებს პარალელური ფირფიტისებრი კონდენსატორის ტევადობაზე?
გამტარ ფირფიტის ზედაპირის ფართობი
პარალელური ფირფიტისებრი კონდენსატორი ელექტრულ მუხტს გამტარ ფირფიტაზე ინახავს. თუ ფირფიტის ზედაპირის ფართობი მცირეა, მაშინ მცირე ელექტრული მუხტი გროვდება, წინააღმდეგ შემთხვევაში, თუ ფირფიტის ზედაპირის ფართობი დიდია, მაშინ ელექტრული მუხტის დიდი ნაწილი გროვდება. რაც უფრო მეტი ელექტრული მუხტია გროვდება გამტარ ფირფიტაზე, მით უფრო დიდია კონდენსატორის ელექტრული პოტენციური ენერგია. ამრიგად, რაც უფრო დიდია კონდენსატორის ელექტრული პოტენციური ენერგია, მით უფრო დიდია მისი ტევადობა. ამ მიმოხილვის საფუძველზე შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ კონდენსატორის ტევადობა (C) პროპორციულია გამტარი ფირფიტის ზედაპირის ფართობისა (A).
მანძილი ორ გამტარ ფირფიტას შორის
ელექტრონების გადაცემა წყდება მას შემდეგ, რაც ორ გამტარ ფირფიტას შორის პოტენციური სხვაობა აკუმულატორის ორ პოლუსს შორის პოტენციური სხვაობის ტოლი გახდება. როგორ გავზარდოთ ელექტრული მუხტი ორივე გამტარ ფირფიტაზე? ერთ-ერთი გზაა ორ გამტარს შორის მანძილის შემცირება (d-ს მინიმიზაცია). როდესაც ორი გამტარი ერთმანეთთან ახლოს მიიყვანთ, ელექტრული მუხტის რაოდენობა რჩება ისე, რომ ელექტრული მუხტის მიერ წარმოქმნილი ელექტრული ველი ფიქსირებული რჩება. V = E d განტოლების საფუძველზე, როდესაც ელექტრული ველი (E) მუდმივია, ელექტრული პოტენციური სხვაობა (V) მცირდება, თუ ორ გამტარ ფირფიტას შორის მანძილი მცირდება (d).
ორ გამტარ ფირფიტას შორის პოტენციური სხვაობა მცირდება ისე, რომ ის უფრო მცირეა, ვიდრე აკუმულატორის ორ პოლუსს შორის პოტენციური სხვაობა. ეს იწვევს ელექტრონების ხელახლა გადაადგილებას მანამ, სანამ თითოეული გამტარ ფირფიტის ელექტრული მუხტი არ გაიზრდება. ელექტრონების გადაცემა წყდება მას შემდეგ, რაც ორ ფირფიტას შორის პოტენციური სხვაობა აკუმულატორის ორ პოლუსს შორის პოტენციური სხვაობის ტოლი გახდება.
როდესაც ორ გამტარ ფირფიტას შორის მანძილი მცირდება, თითოეულ ფირფიტაზე ელექტრული მუხტი იზრდება ისე, რომ კონდენსატორის ელექტრული პოტენციური ენერგიაც იზრდება. თუ კონდენსატორის ელექტრული პოტენციური ენერგია იზრდება, კონდენსატორის ტევადობაც იზრდება. თუ მანძილი მცირდება, მუხტი იზრდება ისე, რომ ტევადობა იზრდება, ხოლო როდესაც 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 ახდენს პარალელური ფირფიტისებრი კონდენსატორების ტევადობაზე. ტევადობის მნიშვნელობის ნათლად გაგება შესაძლებელია განტოლების გამოყენებით გამოთვლებით. გაუსის კანონის გამოყენებით ელექტრული ველის განსაზღვრის შესახებ თემაში, ელექტრულად დამუხტული გამტარი ფირფიტის მახლობლად ელექტრული ველის გამოსათვლელი ფორმულაა E = σ / ε.o, სადაც σ = Q / A, ამიტომ ელექტრული ველის განტოლება იცვლება E = Q/A-თი: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoელექტრული პოტენციალის განტოლებაა V = E d, სადაც E = Q / A εo ისე, რომ განტოლება იცვლება V = Q d / A ε-მდეoტევადობის განტოლებაა C = Q/V, სადაც V = Q d / A εo ისე, რომ ტევადობის განტოლება იცვლება C = Q: Q d / A ε-მდეo = Q x A εo / Q d = A εo / დ.
ტევადობის C = A ε o / d განტოლების საფუძველზე შეიძლება დავასკვნათ, რომ ტევადობა (C) ზედაპირის ფართობის (A) პროპორციულია და ორ გამტარ ფირფიტას შორის მანძილის (d) უკუპროპორციულია.
E = ელექტრული ველი, σ = მუხტის სიმკვრივე, ε o = ვაკუუმის შეღწევადობა = 8.85 x 10 -12 F/m, Q = ელექტრული მუხტი, A = გამტარი ფირფიტის ზედაპირის ფართობი, V = ელექტრული პოტენციალის სხვაობა.
