Definitioun vun engem Parallelplackekondensator
E Parallelplackekondensator ass e Kondensator, deen aus zwou parallele Placken oder Leederplacken besteet, wou all Plack déiselwecht Querschnittsfläch (A) huet an déi zwou Placken duerch eng gewëssen Distanz (d) getrennt sinn, wéi an der Bild lénks. An dësem Artikel gëtt dovun ausgaangen, datt déi zwou Leederplacken duerch e Vakuum getrennt sinn. An der Bild ass eng vun de Leederplacken positiv gelueden (+Q), während déi aner Leederplack negativ gelueden ass (-Q), wou d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung op all Plack déiselwecht ass.
Den Ënnerscheed an der elektrescher Ladung tëscht den zwou leitende Placke erstellt en elektrescht Feld an eng Potenzialdifferenz tëscht hinnen. Déi positiv gelueden Plack huet e méi héije Potenzial, während déi negativ gelueden Plack e méi niddrege Potenzial huet. Wéi am Artikel iwwer elektrescht Potenzial erkläert , gëtt et elektresch potenziell Energie am Kondensator, wann et eng Potenzialdifferenz tëscht den zwou Kondensatorplacke gëtt. Déi elektresch potenziell Energie, déi an engem Kondensator gespäichert ass, huet vill Uwendungen.
Faktoren, déi d'Kapazitéit vun engem Parallelplackekondensator beaflossen
Kondensatore sinn ufanks ongelueden oder elektresch neutral. Fir se ze lueden, gi se gelueden andeems se mat Kabelen un eng Spannungsquell, wéi eng Batterie, ugeschloss ginn. Eng Leiterplack ass mam positiven Terminal vun der Batterie verbonnen, während déi aner Leiterplack mam negativen Terminal verbonnen ass.
Denkt drun, datt gläich Ladungen sech ofstoussen, während aner Ladungen sech unzéien. Elektrone si negativ gelueden a beweege sech liicht, well se sech op der Uewerfläch vum Atom befannen, während Protonen positiv gelueden sinn a sech net beweege kënnen, well se sech am Kär befannen. Wann d'Zuel vun de Protonen op enger leitender Plack d'Zuel vun den Elektronen iwwerschreift, ass d'Plack positiv gelueden. Am Géigendeel, wann d'Zuel vun den Elektronen d'Zuel vun de Protonen iwwerschreift, ass d'Plack negativ gelueden.
Nodeems de Kondensator un d'Batterie ugeschloss ass, gëtt de positive Pol vun der Batterie positiv gelueden, wouduerch Elektronen vun der Leiterplack unzitt, während de negative Pol vun der Batterie negativ gelueden ass, wouduerch Elektronen op d'Leiterplack ofgestoussen ginn. Den Transfer vun Elektronen tëscht der Batterie an der Leiterplack bewierkt, datt d'Leiterplack, déi Elektronen verléiert, positiv gelueden gëtt, an d'Leiterplack, déi Elektronen empfängt, negativ gelueden gëtt. Den Transfer vun Elektronen hält op, wann den elektresche Potentialënnerscheed tëscht den zwou Leiterplacke gläich dem elektresche Potentialënnerscheed tëscht den zwou Batteriepolen ass.
Kondensatore späicheren elektresch Ladung a potenziell Energie . D'Mooss fir d'Fäegkeet vun engem Kondensator fir elektresch Ladung a potenziell Energie ze späicheren, gëtt Kapazitéit genannt. Wat méi grouss déi gespäichert elektresch Ladung ass, wat méi grouss ass d'potenziell Energie a wat méi grouss ass d'Kapazitéit. Wéi eng Faktoren beaflossen d'Kapazitéit vun engem Parallelplackekondensator?
– Uewerfläch vun der Leiterplack
Parallelplackekondensatore späicheren elektresch Ladung op hire leetende Placken. Eng kleng Plackenuewerfläch bedeit, datt wéineg Ladung gespäichert gëtt; eng grouss Plackenuewerfläch bedeit, datt eng grouss Ladung gespäichert gëtt. Wat méi Ladung op de leetende Placken gespäichert ass, wat méi grouss d'elektresch potenziell Energie vum Kondensator ass. Dofir, wat méi grouss d'elektresch potenziell Energie vum Kondensator ass, wat méi grouss seng Kapazitéit ass. Baséierend op dëser Iwwerpréiwung kann een dovun ausgoen, datt d'Kapazitéit vum Kondensator (C) proportional zu der Uewerfläch vun de leetende Placken (A) ass.
– Distanz tëscht den zwou Leiterplacken
D'Bewegung vun den Elektronen hält op, nodeems d'Potenzialdifferenz tëscht den zwou Leiterplacke gläich wéi d'Potenzialdifferenz tëscht den zwou Pole vun der Batterie ass. Wéi kann déi elektresch Ladung op den zwou Leiterplacke eropgoen? Eng Méiglechkeet ass d'Distanz tëscht den zwou Leiter ze reduzéieren (d reduzéieren). Wann déi zwee Leiter no beienee bruecht ginn, bleift d'Quantitéit un elektrescher Ladung konstant, sou datt dat elektrescht Feld, dat vun der elektrescher Ladung produzéiert gëtt, e konstante Wäert huet. Baséierend op der Equatioun V = E d, wann dat elektrescht Feld (E) konstant ass, reduzéiert sech d'elektresch Potenzialdifferenz (V), wann d'Distanz tëscht den zwou Leiterplacke reduzéiert gëtt (d).
D'Potenzialdifferenz tëscht den zwou leitende Placke hëlt of, bis se manner ass wéi d'Potenzialdifferenz tëscht den zwou Terminaler vun der Batterie. Dëst bewierkt, datt d'Elektronen sech erëm beweegen, bis d'elektresch Ladung op all leitende Plack eropgeet. D'Elektronenbewegung hält op, soubal d'Potenzialdifferenz tëscht den zwou Placke gläich ass wéi d'Potenzialdifferenz tëscht den zwou Terminaler vun der Batterie.
Wann den Ofstand tëscht den zwou Leiterplacke reduzéiert gëtt, klëmmt d'elektresch Ladung op all Plack, sou datt och déi elektresch potenziell Energie am Kondensator eropgeet. Wann déi elektresch potenziell Energie am Kondensator eropgeet, klëmmt och d'Kapazitéit vum Kondensator. Wann den Ofstand reduzéiert gëtt, klëmmt d'Ladung, sou datt d'Kapazitéit eropgeet, wann den Ofstand erhéicht gëtt, hëlt d'Ladung of, sou datt d'Kapazitéit erofgeet. Et kann een dovun ausgoen, datt d'Kapazitéit vum Kondensator (C) ëmgekéiert proportional zum Ofstand tëscht den zwou Leiterplacke (d) ass.
Kapazitéitsgläichung fir e Parallelplackekondensator
Virdrun gouf erkläert, wat de Kapazitéitswäert vun engem Parallelplackekondensator beaflossen. De Kapazitéitswäert kann duerch Berechnungen mat Hëllef vu Gleichungen kloer bekannt ginn. Am Artikel iwwer d'Bestimmung vum elektresche Feld mat Hëllef vum Gauss-Gesetz gouf d'Formel fir d'Berechnung vum elektresche Feld bei enger elektresch geluedener Leitplack diskutéiert, wou σ = Q/A ass , sou datt d'elektrescht Feldgläichung sech op E = Q/A ännert: ε o = Q/A x 1/ε o = Q/Aε o . D'elektrescht Potentialgläichung ass V = E d, wou E = Q/Aε o, sou datt d'Gleichung sech op V = Qd/Aε o ännert . D'Kapazitéitsgläichung ass C = Q/V, wou V = Qd/Aε o, sou datt d'Kapazitéitsgläichung sech op C = Q ännert: Qd/Aε o = Q x Aε o /Qd = Aε o /d.
Baséierend op der Kapazitéitsgläichung C = A ε o / d kann een dovun ausgoen, datt d'Kapazitéit (C) proportional zu der Uewerfläch (A) an ëmgekéiert proportional zum Ofstand (d) tëscht den zwou Leiterplacken ass.
Formelbeschreiwung: E = elektrescht Feld, σ = Ladungsdichte, εo = Permittivitéit vum eidele Raum = 8,85 x 10-12 F /m, Q = elektresch Ladung, A = Uewerfläch vun der Leiterplack, V = elektresch Potentialdifferenz.
