Definitio Capacitatis Condensatorum
Poculum parvum paulum aquae continere potest, poculum magnum autem plus aquae. Quo maius volumen vitri, eo plus aquae contineri potest. Ergo, unumquodque poculum capacitatem seu magnitudinem facultatis aquam continendi habet. Sicut vitrum, capacitores etiam sarcinas electricas et energiam potentialem electricam continere possunt. Capacitas capacitoris ad sarcinam electricam et energiam potentialem electricam continendam capacitas appellatur.
Factores capacitatem afficientes
Magnitudo facultatis vitri aquam continendi a volumine vitri determinatur. Quid de condensatoribus? Quid magnitudinem facultatis condensatoris ad sarcinam electricam conservandam determinat?
Figura a latere ostendit condensatorem simplicem, constantem ex duabus laminis conductoribus, quadam distantia separatis. Antequam cum fonte tensionis electricae, ut puta cum batteria, coniungatur, duae laminae non electrice onerantur. Deinde una laminae cum polo positivo batteriae connectitur, altera vero lamina cum polo negativo batteriae per funem connectitur.
Postquam cum polo positivo pilae coniunctum est, positiva carica in pila electrones negative oneratos in lamina attrahit, ita ut electrones ad polum positivum pilae moveantur. Hoc efficit ut laminae electrones careant (caro negativa) et protones superflui (caro positiva) ita ut laminae positive onerentur.
Postquam polo negativo pilae coniunctum est, positiva carica in lamina electrones negative oneratos in polo negativo pilae attrahit, ita ut electrones ad laminam moveantur. Hoc efficit ut lamina electrones oneretur, ita ut lamina negative oneretur. Processus movendi electrones inter laminas et pilas cessat postquam differentia potentialis inter duas laminas aequalis est differentiae potentialis inter duos polos pilae.
Quomodo onus electricum in ambabus laminis conductoribus augetur? Aliis verbis, quid faciendum est ut electrones ad et ab polo positivo pilae transferantur? Dislocatio electronum fit tantum cum differentia potentialis electrici inter duos polos pilae maior est quam differentia potentialis electrici inter duos conductores. Ut electron iterum moveatur ita ut onus electricum in utraque lamina conductore augeatur, pila adhibita substituitur alia fonte tensionis quae maiorem differentiam potentialis electrici habet. Dislocatio electronum cessat cum differentia potentialis in fonte tensionis aequalis est differentiae potentialis condensatoris. Ergo, si differentia potentialis in fonte tensionis maior est quam , differentia potentialis condensatoris etiam maior est.
Ex supradictis recensionibus, concludi potest quo maiorem onus electricum in unaquaque lamina conductoria conditum sit, eo maiorem differentiam potentialis electrici inter duas laminas conductorias esse. Ergo, onus electricum (Q) proportionale est differentiae potentialis electrici (V). Relatio inter onus electricum et differentiam potentialis electrici in sequenti comparatione declaratur:
QαV
Comparationes supradictae in aequationes convertuntur addendo constantem C:
Q = CV vel C = Q / V
Q = onus electricum (Coulomb), V = differentia potentialis electrici sive tensio electrica (Volt), C = constans quae capacitas condensatoris appellatur.
Valor capacitatis non a carica electrica et tensione electrica pendet, sed a forma et magnitudine laminae conductoris. Demonstratio mathematica capacitatem a forma et magnitudine laminae conductoris pendere explicatur in argumento condensatoris laminarum parallelarum. In hoc argumento, supponitur vacuum inter duos conductores esse.
Capacitas condensatoris etiam a natura materiae quae inter duas laminas conductoras est pendet. Materia quae inter duas laminas conductoras est dielectricum appellatur. Capacitas condensatorum qui dielectrica habent fusius in argumento constantium dielectricarum tractatur.
Unitas capacitatis
Unitas mensurae electricae est Coulomb et unitas differentiae potentialis electricae est Volt, itaque hoc in aequatione capacitatis supra fundatur. Unitas capacitatis est Coulomb per Volt (C/V), etiam Farad (F) appellatus, quod a nomine Michaelis Faraday (1791-1867), scientifici Britannici, derivatur. Ergo, 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.
Assume condensatorem habentem valorem 2 Farad significare condensatorem sarcinam electricam +2 Coulomb in una lamina conductoria et -2 Coulomb in altera lamina conductoria conservare. Ubi duae laminae conductoriae differentiam potentialem 1 Volt habent. Si accumulator 12 Volt condensatori connectus est, una lamina conductoria electrice onerata est Q = CV = (2) (12 Volta) = +24 Coulomb, dum altera lamina conductoria est -24 Coulomb.
Nota bene Farad unitatem capacitatis ingentem esse, itaque plerumque ut unitas minor adhibetur, scilicet microfarad, abbreviatum μF (10⁻⁶ Farad ) , vel picofarad, abbreviatum pF (10⁻¹² Farad ). Computationes mathematicae ad demonstrandum Farad unitatem giganteam esse, in argumento condensatoris laminarum parallelarum tractatae sunt.
