ຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ

ຄໍານິຍາມຂອງຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ

ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າແບບແຜ່ນຂະໜານແມ່ນຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ປະກອບດ້ວຍແຜ່ນຂະໜານສອງແຜ່ນ ຫຼື ແຜ່ນຕົວນຳໄຟຟ້າ, ແຕ່ລະແຜ່ນມີພື້ນທີ່ຕັດຂວາງດຽວກັນ (A) ແລະ ແຜ່ນສອງແຜ່ນແຍກກັນດ້ວຍໄລຍະຫ່າງທີ່ແນ່ນອນ (d), ດັ່ງທີ່ຢູ່ໃນຮູບເບື້ອງຊ້າຍ. ໃນບົດຄວາມນີ້, ສົມມຸດວ່າແຜ່ນຕົວນຳໄຟຟ້າສອງແຜ່ນຖືກແຍກອອກດ້ວຍສູນຍາກາດ. ໃນຮູບ, ແຜ່ນຕົວນຳໄຟຟ້າແຜ່ນໜຶ່ງມີປະຈຸບວກ (+Q) ໃນຂະນະທີ່ແຜ່ນຕົວນຳໄຟຟ້າອີກແຜ່ນໜຶ່ງມີປະຈຸລົບ (-Q), ເຊິ່ງປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຕ່ລະແຜ່ນແມ່ນເທົ່າກັນ.

ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງປະຈຸໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງແຜ່ນນຳໄຟຟ້າສ້າງ ສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງສັກຍະພາບລະຫວ່າງພວກມັນ. ແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸບວກມີສັກຍະພາບສູງກວ່າ, ໃນຂະນະທີ່ແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸລົບມີສັກຍະພາບຕ່ຳກວ່າ. ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນບົດຄວາມກ່ຽວກັບ ສັກຍະພາບໄຟຟ້າ , ຖ້າມີຄວາມແຕກຕ່າງສັກຍະພາບລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ, ຈະມີພະລັງງານສັກຍະພາບໄຟຟ້າຢູ່ໃນຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ. ພະລັງງານສັກຍະພາບໄຟຟ້າທີ່ເກັບໄວ້ໃນຕົວເກັບປະຈຸມີປະໂຫຍດຫຼາຍຢ່າງ.

ປັດໄຈທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ

ຕົວເກັບປະຈຸໃນເບື້ອງຕົ້ນແມ່ນບໍ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າ ຫຼື ເປັນກາງທາງໄຟຟ້າ. ເພື່ອສາກໄຟ, ພວກມັນຈະຖືກສາກໄຟໂດຍການເຊື່ອມຕໍ່ພວກມັນກັບແຫຼ່ງແຮງດັນໄຟຟ້າ, ເຊັ່ນ: ແບັດເຕີຣີ, ໂດຍໃຊ້ສາຍໄຟ. ແຜ່ນຕົວນຳໜຶ່ງເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂົ້ວບວກຂອງແບັດເຕີຣີ, ໃນຂະນະທີ່ແຜ່ນຕົວນຳອີກອັນໜຶ່ງເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂົ້ວລົບ.

ຈົ່ງຈື່ໄວ້ວ່າປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຄ້າຍຄືກັນຈະກັນຕົວ, ໃນຂະນະທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ບໍ່ຄືກັນຈະດຶງດູດກັນ. ເອເລັກຕຣອນມີປະຈຸໄຟຟ້າລົບ ແລະ ເຄື່ອນທີ່ໄດ້ງ່າຍເພາະວ່າມັນຕັ້ງຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງອະຕອມ, ໃນຂະນະທີ່ໂປຣຕອນມີປະຈຸໄຟຟ້າບວກ ແລະ ບໍ່ສາມາດເຄື່ອນທີ່ໄດ້ງ່າຍເພາະວ່າມັນຕັ້ງຢູ່ໃນນິວເຄຼຍສ໌. ຖ້າຈຳນວນໂປຣຕອນໃນແຜ່ນນຳໄຟຟ້າເກີນຈຳນວນເອເລັກຕຣອນ, ແຜ່ນດັ່ງກ່າວຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າບວກ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຖ້າຈຳນວນເອເລັກຕຣອນເກີນຈຳນວນໂປຣຕອນ, ແຜ່ນດັ່ງກ່າວຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າລົບ.

ຫຼັງຈາກຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າເຊື່ອມຕໍ່ກັບແບັດເຕີຣີແລ້ວ, ຂົ້ວບວກຂອງແບັດເຕີຣີຈະມີປະຈຸບວກ, ດຶງດູດເອເລັກຕຣອນຈາກແຜ່ນຕົວນຳ, ໃນຂະນະທີ່ຂົ້ວລົບຂອງແບັດເຕີຣີຈະມີປະຈຸລົບ, ດຶງເອເລັກຕຣອນໄປຫາແຜ່ນຕົວນຳ. ການໂອນເອເລັກຕຣອນລະຫວ່າງແບັດເຕີຣີ ແລະ ແຜ່ນຕົວນຳເຮັດໃຫ້ແຜ່ນຕົວນຳທີ່ສູນເສຍເອເລັກຕຣອນມີປະຈຸບວກ ແລະ ແຜ່ນຕົວນຳທີ່ຮັບເອເລັກຕຣອນມີປະຈຸລົບ. ການໂອນເອເລັກຕຣອນຈະຢຸດເມື່ອຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳເທົ່າກັບຄວາມແຕກຕ່າງກັນທາງດ້ານທ່າແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງຂົ້ວຂອງແບັດເຕີຣີ.

ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າເກັບຮັກສາ ປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ພະລັງງານ ທ່າແຮງ . ການວັດແທກຄວາມສາມາດຂອງຕົວເກັບປະຈຸໃນການເກັບຮັກສາປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ພະລັງງານທ່າແຮງເອີ້ນວ່າ ຄວາມຈຸ. ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ເກັບຮັກສາໄວ້ຫຼາຍເທົ່າໃດ, ພະລັງງານທ່າແຮງກໍ່ຈະຫຼາຍເທົ່ານັ້ນ, ແລະ ຄວາມຈຸກໍ່ຈະຫຼາຍເທົ່ານັ້ນ. ມີປັດໄຈໃດແດ່ທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ?

- ພື້ນທີ່ຜິວຂອງແຜ່ນຕົວນຳ

ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າແບບແຜ່ນຂະໜານຈະເກັບຮັກສາປະຈຸໄຟຟ້າໄວ້ໃນແຜ່ນນຳໄຟຟ້າຂອງມັນ. ພື້ນທີ່ຜິວຂອງແຜ່ນນ້ອຍໝາຍຄວາມວ່າມີປະຈຸໄຟຟ້າເກັບໄວ້ໜ້ອຍ; ພື້ນທີ່ຜິວຂອງແຜ່ນໃຫຍ່ໝາຍຄວາມວ່າມີປະຈຸໄຟຟ້າເກັບໄວ້ຫຼາຍ. ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ເກັບໄວ້ໃນແຜ່ນນຳໄຟຟ້າຫຼາຍເທົ່າໃດ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງຕົວເກັບປະຈຸກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງຕົວເກັບປະຈຸຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່າໃດ, ຄວາມຈຸຂອງມັນກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ອີງຕາມການທົບທວນນີ້, ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸ (C) ແມ່ນສັດສ່ວນກັບພື້ນທີ່ຜິວຂອງແຜ່ນນຳໄຟຟ້າ (A).

- ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນນໍາໄຟຟ້າ

ການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນຈະຢຸດຫຼັງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳເທົ່າກັບຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຂົ້ວຂອງແບັດເຕີຣີ. ປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຜ່ນຕົວນຳສອງແຜ່ນສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນໄດ້ແນວໃດ? ວິທີໜຶ່ງແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງຕົວນຳ (ຫຼຸດຜ່ອນ d). ເມື່ອສອງຕົວນຳຖືກນຳມາໃກ້ກັນ, ປະລິມານຂອງປະຈຸໄຟຟ້າຍັງຄົງທີ່ເພື່ອໃຫ້ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າມີຄ່າຄົງທີ່. ອີງຕາມສົມຜົນ V = E d, ເມື່ອສະໜາມໄຟຟ້າ (E) ຄົງທີ່, ຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງໄຟຟ້າ (V) ຈະຫຼຸດລົງຖ້າໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳຖືກຫຼຸດລົງ (d).

ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນນຳໄຟຟ້າຈະຫຼຸດລົງຈົນກວ່າມັນຈະໜ້ອຍກວ່າຄວາມແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງສອງຂົ້ວຂອງແບັດເຕີຣີ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ເອເລັກຕຣອນເຄື່ອນທີ່ອີກຄັ້ງຈົນກວ່າປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຕ່ລະແຜ່ນນຳໄຟຟ້າຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນຈະຢຸດລົງເມື່ອຄວາມແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງສອງແຜ່ນເທົ່າກັບຄວາມແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງສອງຂົ້ວຂອງແບັດເຕີຣີ.

ເມື່ອໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳຫຼຸດລົງ, ປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຕ່ລະແຜ່ນຈະເພີ່ມຂຶ້ນ ດັ່ງນັ້ນພະລັງງານສັກກະຍະພາບໄຟຟ້າໃນຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນ. ຖ້າພະລັງງານສັກກະຍະພາບໄຟຟ້າໃນຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າກໍ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ຖ້າໄລຍະຫ່າງຫຼຸດລົງ, ປະຈຸໄຟຟ້າຈະເພີ່ມຂຶ້ນ ດັ່ງນັ້ນຄວາມຈຸຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນ, ຖ້າໄລຍະຫ່າງເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະຈຸໄຟຟ້າຈະຫຼຸດລົງ ດັ່ງນັ້ນຄວາມຈຸຈຶ່ງຫຼຸດລົງ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າ (C) ແມ່ນສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳ (d).

ສົມຜົນຄວາມຈຸສຳລັບຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ

ກ່ອນໜ້ານີ້, ໄດ້ມີການອະທິບາຍກ່ຽວກັບສິ່ງທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄ່າຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າແບບແຜ່ນຂະໜານ. ຄ່າຄວາມຈຸສາມາດຮູ້ໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນຜ່ານການຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນ. ໃນບົດຄວາມກ່ຽວກັບການກຳນົດສະໜາມໄຟຟ້າໂດຍໃຊ້ກົດໝາຍຂອງ Gauss, ໄດ້ມີການສົນທະນາກ່ຽວກັບສູດສຳລັບການຄິດໄລ່ສະໜາມໄຟຟ້າໃກ້ກັບແຜ່ນຕົວນຳທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ E = σ/ε _o , ບ່ອນທີ່ σ = Q/A ເພື່ອໃຫ້ສົມຜົນສະໜາມໄຟຟ້າປ່ຽນເປັນ E = Q/A : ε _o = Q/A x 1/ε _o = Q/Aε _o . ສົມຜົນທ່າແຮງໄຟຟ້າແມ່ນ V = E d, ບ່ອນທີ່ E = Q/Aε _o ເພື່ອໃຫ້ສົມຜົນປ່ຽນເປັນ V = Qd/Aε _o . ສົມຜົນຄວາມຈຸແມ່ນ C = Q/V, ບ່ອນທີ່ V = Qd/Aε _o ເພື່ອໃຫ້ສົມຜົນຄວາມຈຸປ່ຽນເປັນ C = Q : Qd/Aε _o = Q x Aε _o /Qd = Aε _o /d.

ອີງຕາມສົມຜົນຄວາມຈຸ C = A ε _o / d ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າຄວາມຈຸ (C) ແມ່ນສັດສ່ວນກັບພື້ນທີ່ຜິວ (A) ແລະສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບໄລຍະຫ່າງ (d) ລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳ.

ລາຍລະອຽດສູດ: E = ສະໜາມໄຟຟ້າ, σ = ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ, ε _o = ຄວາມສາມາດອະນຸຍາດຂອງພື້ນທີ່ຫວ່າງ = 8,85 x 10 ^-12 F/m, Q = ປະຈຸໄຟຟ້າ, A = ພື້ນທີ່ຜິວຂອງແຜ່ນຕົວນຳ, V = ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າ.