ຄໍານິຍາມຂອງຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ
ຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານແມ່ນຕົວເກັບປະຈຸທີ່ປະກອບດ້ວຍແຜ່ນຕົວນຳສອງແຜ່ນຂະໜານ, ແຕ່ລະແຜ່ນມີພື້ນທີ່ຕັດຂວາງເທົ່າກັນ (A) ແລະສອງແຜ່ນທີ່ແຍກອອກຈາກກັນດ້ວຍໄລຍະຫ່າງທີ່ແນ່ນອນ (d), ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບເບື້ອງຊ້າຍ. ແຜ່ນຕົວນຳໜຶ່ງມີປະຈຸບວກ (+Q) ໃນຂະນະທີ່ແຜ່ນຕົວນຳອີກອັນໜຶ່ງມີປະຈຸລົບ (-Q), ບ່ອນທີ່ປະລິມານຂອງ ຄ່າໄຟຟ້າ ໃນແຕ່ລະແຜ່ນແມ່ນເທົ່າກັນ. ດັ່ງນັ້ນປະຈຸໄຟຟ້າຈຶ່ງບໍ່ເຄື່ອນຍ້າຍໄປຫາໂມເລກຸນອາກາດ, ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າຈຶ່ງຖືກແຍກອອກຈາກສິ່ງແວດລ້ອມ, ແລະລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຈະມີສູນຍາກາດ.
ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງປະເພດຂອງປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຜ່ນຕົວນຳທັງສອງແຜ່ນສ້າງສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງແຜ່ນ. ແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸບວກມີທ່າແຮງໄຟຟ້າສູງກວ່າ, ໃນຂະນະທີ່ແຜ່ນທີ່ມີປະຈຸລົບມີທ່າແຮງໄຟຟ້າຕ່ຳກວ່າ. ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນຫົວຂໍ້ກ່ຽວກັບທ່າແຮງໄຟຟ້າ, ຖ້າມີຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຂອງຕົວເກັບປະຈຸ, ຈະມີພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຢູ່ໃນຕົວເກັບປະຈຸ. ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າທີ່ເກັບໄວ້ໃນຕົວເກັບປະຈຸມີປະໂຫຍດຫຼາຍຢ່າງ.
ປັດໄຈທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ
ຕົວເກັບປະຈຸໃນຕອນທຳອິດບໍ່ໄດ້ມີປະຈຸໄຟຟ້າ ຫຼື ບໍ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າເປັນກາງ. ເພື່ອຈະຖືກສາກໄຟ, ການສາກໄຟຕົວເກັບປະຈຸແມ່ນເຮັດໄດ້ໂດຍການເຊື່ອມຕໍ່ຕົວເກັບປະຈຸກັບແຫຼ່ງແຮງດັນເຊັ່ນ: ແບັດເຕີຣີໂດຍໃຊ້ສາຍເຄເບີ້ນ. ແຜ່ນຕົວນຳໜຶ່ງເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂົ້ວບວກຂອງແບັດເຕີຣີ, ໃນຂະນະທີ່ແຜ່ນຕົວນຳອີກແຜ່ນໜຶ່ງເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂົ້ວລົບຂອງແບັດເຕີຣີ.
ຈົ່ງຈື່ໄວ້ວ່າປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຄ້າຍຄືກັນຈະກັນແລະກັນ, ໃນຂະນະທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ບໍ່ຄືກັນຈະດຶງດູດກັນ. ເອເລັກຕຣອນມີປະຈຸໄຟຟ້າລົບແລະເຄື່ອນທີ່ງ່າຍເພາະວ່າມັນຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງອະຕອມ, ໃນຂະນະທີ່ໂປຣຕອນມີປະຈຸໄຟຟ້າບວກແລະບໍ່ສາມາດເຄື່ອນທີ່ໄດ້ງ່າຍເພາະວ່າມັນຢູ່ທີ່ນິວເຄຼຍສ໌ຂອງອະຕອມ. ຖ້າແຜ່ນຕົວນຳມີໂປຣຕອນຫຼາຍກວ່າເອເລັກຕຣອນ, ແຜ່ນດັ່ງກ່າວຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າບວກ, ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຖ້າຈຳນວນເອເລັກຕຣອນຫຼາຍກວ່າໂປຣຕອນ, ແຜ່ນດັ່ງກ່າວຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າລົບ.
ຫຼັງຈາກຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າເຊື່ອມຕໍ່ກັບແບັດເຕີຣີແລ້ວ, ຂົ້ວບວກຂອງແບັດເຕີຣີຈະມີປະຈຸບວກ. ດັ່ງນັ້ນມັນຈຶ່ງດຶງເອເລັກຕຣອນອອກຈາກແຜ່ນຕົວນຳ, ໃນຂະນະທີ່ຂົ້ວລົບຂອງແບັດເຕີຣີຈະມີປະຈຸລົບເພື່ອໃຫ້ມັນປະຕິເສດເອເລັກຕຣອນໄປຫາແຜ່ນຕົວນຳ. ການຍ້າຍໄຟຟ້າລະຫວ່າງແບັດເຕີຣີ ແລະ ແຜ່ນຕົວນຳເຮັດໃຫ້ແຜ່ນຕົວນຳສູນເສຍເອເລັກຕຣອນທີ່ມີປະຈຸບວກ, ແລະ ແຜ່ນຕົວນຳໄດ້ຮັບເອເລັກຕຣອນທີ່ມີປະຈຸລົບ. ການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກຕຣອນຈະຢຸດຫຼັງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳເທົ່າກັບຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານທ່າແຮງໄຟຟ້າລະຫວ່າງສອງຂົ້ວແບັດເຕີຣີ.
ໜ້າທີ່ຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າເພື່ອເກັບຮັກສາ ປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ພະລັງງານທ່າແຮງ ໄຟຟ້າ. ຂະໜາດຂອງຄວາມສາມາດຂອງຕົວເກັບປະຈຸໃນການເກັບຮັກສາປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າເອີ້ນວ່າ ຄວາມຈຸ. ໄຟຟ້າຖືກເກັບຮັກສາໄວ້ຫຼາຍເທົ່າໃດ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າທີ່ເກັບຮັກສາໄວ້ກໍ່ຈະໃຫຍ່ຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ, ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸກໍ່ຈະໃຫຍ່ຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ປັດໄຈໃດທີ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸແບບແຜ່ນຂະໜານ?
ພື້ນທີ່ຜິວຂອງແຜ່ນຕົວນຳ
ຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າແບບແຜ່ນຂະໜານຈະເກັບຮັກສາປະຈຸໄຟຟ້າໄວ້ເທິງແຜ່ນຕົວນຳ. ຖ້າພື້ນຜິວຂອງແຜ່ນມີຂະໜາດນ້ອຍ, ປະຈຸໄຟຟ້າຈະຖືກເກັບໄວ້ໜ້ອຍໜຶ່ງ, ຖ້າບໍ່ດັ່ງນັ້ນຖ້າພື້ນຜິວຂອງແຜ່ນມີຂະໜາດໃຫຍ່, ປະຈຸໄຟຟ້າຈະຖືກເກັບໄວ້ຫຼາຍ. ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ເກັບໄວ້ເທິງແຜ່ນຕົວນຳຫຼາຍເທົ່າໃດ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າທີ່ຕົວເກັບປະຈຸມີກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານທ່າແຮງໄຟຟ້າຂອງຕົວເກັບປະຈຸຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່າໃດ, ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ອີງຕາມການທົບທວນນີ້, ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸ (C) ແມ່ນສັດສ່ວນກັບພື້ນຜິວຂອງແຜ່ນຕົວນຳ (A).
ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນ conductor
ການໂອນເອເລັກຕຣອນຈະຢຸດຫຼັງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳເທົ່າກັບຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຂົ້ວແບັດເຕີຣີ. ທ່ານຈະເພີ່ມປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຜ່ນຕົວນຳທັງສອງໄດ້ແນວໃດ? ວິທີໜຶ່ງແມ່ນການຫຼຸດຜ່ອນໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງຕົວນຳ (ຫຼຸດຜ່ອນ d). ເມື່ອສອງຕົວນຳຖືກນຳມາໃກ້ກັນ, ປະລິມານປະຈຸໄຟຟ້າຍັງຄົງຢູ່ເພື່ອໃຫ້ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າຄົງທີ່. ອີງຕາມສົມຜົນ V = E d, ເມື່ອສະໜາມໄຟຟ້າ (E) ຄົງທີ່, ຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງໄຟຟ້າ (V) ຈະຫຼຸດລົງຖ້າໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳຫຼຸດລົງ (d).
ຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳຈະຖືກຫຼຸດລົງເພື່ອໃຫ້ມັນນ້ອຍກວ່າຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຂົ້ວແບັດເຕີຣີ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ການເຄື່ອນຍ້າຍຂອງເອເລັກຕຣອນອີກຄັ້ງຈົນກວ່າປະຈຸໄຟຟ້າຂອງແຕ່ລະແຜ່ນຕົວນຳຈະເພີ່ມຂຶ້ນ. ການໂອນເອເລັກຕຣອນຈະຢຸດຫຼັງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນເທົ່າກັບຄວາມແຕກຕ່າງທາງທ່າແຮງລະຫວ່າງສອງຂົ້ວແບັດເຕີຣີ.
ເມື່ອໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳຫຼຸດລົງ, ປະຈຸໄຟຟ້າໃນແຕ່ລະແຜ່ນຈະເພີ່ມຂຶ້ນ ດັ່ງນັ້ນພະລັງງານສັກກະຍະພາບໄຟຟ້າຂອງຕົວເກັບປະຈຸຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນ. ຖ້າພະລັງງານສັກກະຍະພາບໄຟຟ້າຂອງຕົວເກັບປະຈຸເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸກໍ່ຈະເພີ່ມຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ. ຖ້າໄລຍະຫ່າງຫຼຸດລົງ, ປະຈຸໄຟຟ້າຈະເພີ່ມຂຶ້ນ ດັ່ງນັ້ນຄວາມຈຸຈຶ່ງເພີ່ມຂຶ້ນ, ເມື່ອໄລຍະຫ່າງເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະຈຸໄຟຟ້າຈະຫຼຸດລົງ ດັ່ງນັ້ນຄວາມຈຸຈຶ່ງຫຼຸດລົງ. ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າ ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸ (C) ແມ່ນສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳ (d).
ສົມຜົນຂອງຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸແຜ່ນຂະໜານ
ກ່ອນໜ້ານີ້, ສິ່ງທີ່ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຈຸຂອງຕົວເກັບປະຈຸໄຟຟ້າແບບແຜ່ນຂະໜານໄດ້ຖືກອະທິບາຍແລ້ວ. ຄ່າຄວາມຈຸສາມາດຮູ້ໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນຜ່ານການຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສົມຜົນ. ໃນຫົວຂໍ້ກ່ຽວກັບການກຳນົດສະໜາມໄຟຟ້າໂດຍໃຊ້ກົດໝາຍຂອງ Gauss, ສູດສຳລັບການຄິດໄລ່ສະໜາມໄຟຟ້າໃກ້ກັບແຜ່ນຕົວນຳທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ E = σ / ε.o, ບ່ອນທີ່ σ = Q / A ເພື່ອໃຫ້ສົມຜົນສະໜາມໄຟຟ້າປ່ຽນເປັນ E = Q/A: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εo. ສົມຜົນຂອງທ່າແຮງໄຟຟ້າແມ່ນ V = E d, ບ່ອນທີ່ E = Q / A εo ເພື່ອໃຫ້ສົມຜົນປ່ຽນເປັນ V = Q d / A εoສົມຜົນຂອງຄວາມຈຸແມ່ນ C = Q/V, ບ່ອນທີ່ V = Q d / A εo ດັ່ງນັ້ນສົມຜົນຂອງຄວາມຈຸຈຶ່ງປ່ຽນເປັນ C = Q: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo / ດ.
ອີງຕາມສົມຜົນຂອງຄວາມຈຸ C = A ε o / d ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າຄວາມຈຸ (C) ແມ່ນສັດສ່ວນກັບພື້ນທີ່ຜິວ (A) ແລະສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບໄລຍະຫ່າງ (d) ລະຫວ່າງສອງແຜ່ນຕົວນຳ.
E = ສະໜາມໄຟຟ້າ, σ = ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ, ε o = ຄວາມສາມາດອະນຸຍາດສູນຍາກາດ = 8.85 x 10 -12 F/m, Q = ປະຈຸໄຟຟ້າ, A = ພື້ນທີ່ຜິວຂອງແຜ່ນຕົວນຳ, V = ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທ່າແຮງໄຟຟ້າ.
