Дефиниција на кондензатор со паралелни плочи
Кондензатор со паралелни плочи е кондензатор кој се состои од две паралелни плочи или спроводни плочи, при што секоја плоча има иста површина на пресек (A) и двете плочи се одделени со одредено растојание (d), како на сликата лево. Во оваа статија, претпоставете дека двете спроводни плочи се одделени со вакуум. На сликата, едната од спроводните плочи е позитивно наелектризирана (+Q), додека другата спроводна плоча е негативно наелектризирана (-Q), при што количината на електричен полнеж на секоја плоча е иста.
Разликата во електричниот полнеж помеѓу двете спроводни плочи создава електрично поле и потенцијална разлика помеѓу нив. Позитивно наелектризираната плоча има поголем потенцијал, додека негативно наелектризираната плоча има помал потенцијал. Како што е објаснето во статијата за електричен потенцијал , ако постои потенцијална разлика помеѓу двете кондензаторски плочи, во кондензаторот има електрична потенцијална енергија. Електричната потенцијална енергија складирана во кондензатор има многу намени.
Фактори што влијаат на капацитетот на кондензатор со паралелни плочи
Кондензаторите првично се ненаполнети, или електрично неутрални. За да се наполнат, тие се полнат со поврзување со извор на напон, како што е батерија, со помош на кабли. Едната спроводна плоча е поврзана со позитивниот терминал на батеријата, додека другата спроводна плоча е поврзана со негативниот терминал.
Запомнете дека сличните полнежи се одбиваат, додека различните полнежи се привлекуваат. Електроните се негативно наелектризирани и лесно се движат бидејќи се наоѓаат на површината на атомот, додека протоните се позитивно наелектризирани и не можат да се движат бидејќи се наоѓаат во јадрото. Ако бројот на протони на спроводлива плоча го надминува бројот на електрони, плочата е позитивно наелектризирана. Обратно, ако бројот на електрони го надминува бројот на протони, плочата е негативно наелектризирана.
Откако кондензаторот ќе се поврзе со батеријата, позитивниот пол на батеријата е позитивно наелектризиран, привлекувајќи електрони од спроводната плоча, додека негативниот пол на батеријата е негативно наелектризиран, одбивајќи ги електроните кон спроводната плоча. Преносот на електрони помеѓу батеријата и спроводната плоча предизвикува спроводната плоча што ги губи електроните да стане позитивно наелектризирана, а спроводната плоча што ги прима електроните да стане негативно наелектризирана. Преносот на електрони запира кога разликата во електричниот потенцијал помеѓу двете спроводни плочи е еднаква на разликата во електричниот потенцијал помеѓу двата терминали на батеријата.
Кондензаторите складираат електричен полнеж и потенцијална енергија . Мерката за способноста на кондензаторот да складира електричен полнеж и потенцијална енергија се нарекува капацитивност. Колку е поголем складираниот електричен полнеж, толку е поголема потенцијалната енергија и толку е поголем капацитивноста. Кои фактори влијаат на капацитивноста на кондензатор со паралелни плочи?
– Површина на проводната плоча
Паралелните плочести кондензатори складираат електричен полнеж на нивните спроводливи плочи. Мала површина на плочата значи дека е складиран мал полнеж; голема површина на плочата значи дека е складиран голем полнеж. Колку повеќе полнеж е складиран на спроводливите плочи, толку е поголема електричната потенцијална енергија на кондензаторот. Затоа, колку е поголема електричната потенцијална енергија на кондензаторот, толку е поголем неговиот капацитет. Врз основа на овој преглед, може да се заклучи дека капацитетот на кондензаторот (C) е пропорционален на површината на спроводливите плочи (A).
– Растојание помеѓу двете проводни плочи
Движењето на електроните запира откако потенцијалната разлика помеѓу двете спроводни плочи ќе биде еднаква на потенцијалната разлика помеѓу двата пола на батеријата. Како може да се зголеми електричниот полнеж на двете спроводни плочи? Еден начин е да се намали растојанието помеѓу двата спроводници (намалете го d). Кога двата спроводници се приближуваат, количината на електричен полнеж останува константна, така што електричното поле произведено од електричниот полнеж има константна вредност. Врз основа на равенката V = E d, кога електричното поле (E) е константно, електричната потенцијална разлика (V) се намалува ако растојанието помеѓу двете спроводни плочи се намали (d).
Потенцијалната разлика помеѓу двете спроводливи плочи се намалува сè додека не стане помала од потенцијалната разлика помеѓу двата терминали на батеријата. Ова предизвикува електроните повторно да се движат сè додека електричниот полнеж на секоја спроводлива плоча не се зголеми. Движењето на електроните запира откако потенцијалната разлика помеѓу двете плочи ќе се изедначи со потенцијалната разлика помеѓу двата терминали на батеријата.
Кога растојанието помеѓу двете проводни плочи е намалено, електричниот полнеж на секоја плоча се зголемува, така што се зголемува и електричната потенцијална енергија во кондензаторот. Ако се зголеми електричната потенцијална енергија во кондензаторот, се зголемува и капацитетот на кондензаторот. Ако се намали растојанието, полнежот се зголемува, така што се зголемува капацитетот, ако се зголеми растојанието, полнежот се намалува, така што се намалува капацитетот. Може да се заклучи дека капацитетот на кондензаторот (C) е обратно пропорционален на растојанието помеѓу двете проводни плочи (d).
Равенка на капацитивност за кондензатор со паралелни плочи
Претходно, беа објаснети работите што влијаат на вредноста на капацитивноста на кондензатор со паралелни плочи. Вредноста на капацитивноста може јасно да се знае преку пресметки со користење на равенки. Во статијата за одредување на електричното поле со користење на Гаусовиот закон, беше дискутирана формулата за пресметување на електричното поле во близина на електрично наелектризирана спроводна плоча е E = σ/ε o , каде што σ = Q/A, така што равенката на електричното поле се менува во E = Q/A : ε o = Q/A x 1/ε o = Q/Aε o . Равенката на електричниот потенцијал е V = E d, каде што E = Q/Aε o, така што равенката се менува во V = Qd/Aε o . Равенката на капацитивноста е C = Q/V, каде што V = Qd/Aε o, така што равенката на капацитивноста се менува во C = Q : Qd/Aε o = Q x Aε o /Qd = Aε o /d.
Врз основа на равенката на капацитивност C = A ε o / d може да се заклучи дека капацитивноста (C) е пропорционална на површината (A) и обратно пропорционална на растојанието (d) помеѓу двете проводни плочи.
Опис на формулата: E = електрично поле, σ = густина на полнеж, ε o = диелектрична конекција на празен простор = 8,85 x 10 -12 F/m, Q = електричен полнеж, A = површина на спроводната плоча, V = разлика на електричен потенцијал.
