Definitio condensatoris laminarum parallelarum
Capacitor laminarum parallelarum est capacitor constans ex duabus laminis parallelis vel laminis conductoribus, quarum utraque lamina eandem aream sectionis transversalis (A) habet et duabus laminis certo spatio (d) separatis, ut in imagine a sinistra. In hoc articulo, duas laminas conductores vacuo separari assumimus. In imagine, una lamina conductoris positive onerata est (+Q), dum altera lamina conductoris negative onerata est (-Q), ubi quantitas oneris electrici in utraque lamina eadem est.
Differentia in onere electrico inter duas laminas conducentes campum electricum et differentiam potentialem inter eas creat. Lamina positive onusta potentialem maius habet, dum lamina negative onusta potentialem inferius. Ut in articulo de potentiali electrico explicatur , si differentia potentialis inter duas laminas condensatoris est, energia potentialis electrica in condensatore est. Energia potentialis electrica in condensatore condita multis usibus utitur.
Factores capacitatem condensatoris laminarum parallelarum afficientes
Capacitores initio non onerati sunt, vel electrice neutri. Ad eos onerandos, onerantur eos cum fonte tensionis, ut puta batteria, funibus coniunctis. Una lamina conductoria ad terminalem positivum batteriae connectitur, altera vero ad terminalem negativum.
Memento similes onera repellere, dissimiles autem attrahere. Electrona negative onerata sunt et facile moventur quia in superficie atomi sita sunt, protona autem positive onerata sunt et moveri non possunt quia in nucleo sita sunt. Si numerus protonum in lamina conducente numerum electronum excedit, lamina positive oneratur. Contra, si numerus electronum numerum protonum excedit, lamina negative oneratur.
Postquam condensator cum accumulatore coniunctus est, polus positivus accumulatoris positive oneratur, electrones a lamina conductoria attrahens, dum polus negativus accumulatoris negative oneratur, electrones ad laminam conductoriam repellens. Translatio electronum inter accumulatorem et laminam conductoriam efficit ut lamina conductoria, quae electrones perdit, positive oneretur et lamina conductoria, quae electrones recipit, negative oneretur. Translatio electronum cessat cum differentia potentialis electrica inter duas laminas conductorias aequalis est differentiae potentialis electricae inter duos terminales accumulatoris.
Capacitores sarcinam electricam et energiam potentialem condunt . Mensura facultatis condensatoris ad sarcinam electricam et energiam potentialem condendam capacitas appellatur. Quo maior sarcina electrica condata, eo maior energia potentialis, et eo maior capacitas. Qui factores capacitatem condensatoris laminarum parallelarum afficiunt?
– Area superficiei laminae conductoris
Condensatores laminarum parallelarum vim electricam in laminis conducentibus reponant. Parva superficies laminae significat parvam vim electricam reponere; magna superficies laminae significat magnam vim electricam reponere. Quo plus vim electricam in laminis conducentibus reponit, eo maior est energia potentialis electrica condensatoris. Ergo, quo maior est energia potentialis electrica condensatoris, eo maior est eius capacitas. Ex hac recognitione, concludi potest capacitatem condensatoris (C) proportionalem esse areae superficiei laminarum conducentium (A).
– Distantia inter duas laminas conductoras
Motus electronum cessat postquam differentia potentialis inter duas laminas conductoras aequalis est differentiae potentialis inter duos polos pilae. Quomodo potest onus electricum in duabus laminis conductoribus augeri? Una via est distantiam inter duos conductores reducere (d reducere). Cum duo conductores prope ad se adducuntur, quantitas oneris electrici constans manet, ita ut campus electricus a carica electrica productus valorem constantem habeat. Secundum aequationem V = E d, cum campus electricus (E) constans est, differentia potentialis electrici (V) decrescit si distantia inter duas laminas conductoras reducitur (d).
Differentia potentialis inter duas laminas conducentes decrescit donec minor sit quam differentia potentialis inter duos terminales pilae. Hoc facit ut electrones iterum moveantur donec onus electricum in utraque lamina conducente augeatur. Motus electronum cessat cum differentia potentialis inter duas laminas aequat differentiam potentialem inter duos terminales pilae.
Cum distantia inter duas laminas conductoras minuitur, onus electricum in utraque lamina augetur ita ut energia potentialis electrica in condensatore quoque augeatur. Si energia potentialis electrica in condensatore augetur, capacitas condensatoris etiam augetur. Si distantia minuitur, onus augetur ita ut capacitas augeatur; si distantia augetur, onus minuitur ita ut capacitas minuatur. Concludi potest capacitatem condensatoris (C) inverse proportionalem esse distantiae inter duas laminas conductoras (d).
Aequatio capacitatis pro condensatore laminarum parallelarum
Antehac, res quae valorem capacitatis condensatoris laminarum parallelarum afficiunt explicatae sunt. Valor capacitatis per calculationes utens aequationibus clare cognosci potest. In articulo de determinando campo electrico utens lege Gaussiana, formula ad calculandum campum electricum prope laminam conductorem electrice onustam tractata est, quae est E = σ/ε₂o , ubi σ = Q/A ita ut aequatio campi electrici mutetur in E = Q/A: ε₂o = Q/A×1/ε₂o = Q/Aε₂o . Aequatio potentialis electrici est V = E₂d, ubi E = Q/Aε₂o ita ut aequatio mutetur in V = Qd/Aε₂o . Aequatio capacitatis est C = Q/V, ubi V = Qd/Aε₂o ita ut aequatio capacitatis mutetur in C = Q: Qd/Aε₂o = Q×Aε₂o /Qd = Aε₂o / d.
Secundum aequationem capacitatis C = Aε₂o / d concludi potest capacitatem (C) proportionalem esse areae superficiali (A) et inverse proportionalem distantiae (d) inter duas laminas conductoras.
Descriptio formulae: E = campus electricus, σ = densitas oneris, ε₂o = permittivitas spatii vacui = 8,85 × 10⁻¹² F /m, Q = onus electricum, A = area superficialis laminae conductoris, V = differentia potentialis electrici.
