Разбирање на капацитетот
Мала чаша може да собере мала количина вода за пиење, додека голема чаша може да собере повеќе. Колку е поголема чашата, толку повеќе вода може да собере. Значи, секоја чаша има капацитет, или мерка за нејзиниот капацитет да задржи вода. Како и чашите, кондензаторите имаат и капацитет да складираат електричен полнеж и електрична потенцијална енергија. Капацитетот на кондензаторот, или мерката за способноста на кондензаторот да складира електричен полнеж и електрична потенцијална енергија, се нарекува капацитет.
Фактори што влијаат на капацитетот
Големината на капацитетот на чашата да содржи вода се одредува според нејзиниот волумен. Што е со кондензаторите? Што ја одредува големината на капацитетот на кондензаторот да складира електричен полнеж?
Сликата подолу покажува едноставен кондензатор кој се состои од две спроводливи плочи одделени со одредено растојание. Пред да се поврзат со извор на напон, како што е батеријата, обете плочи се празнат. Потоа, едната плоча се поврзува со позитивниот терминал на батеријата, а другата со негативниот терминал со помош на жици.
Откако ќе се поврзе со позитивниот терминал на батеријата, позитивниот полнеж во батеријата ги привлекува негативно наелектризираните електрони на плочата, предизвикувајќи тие да се движат кон позитивниот терминал на батеријата. Ова предизвикува плочата да има недостаток на електрони (негативен полнеж) и вишок на протони (позитивен полнеж), што резултира со позитивен полнеж.
Слично на тоа, по поврзувањето на плочата со негативниот терминал на батеријата, позитивниот полнеж на плочата ги привлекува негативно наелектризираните електрони на негативниот терминал на батеријата, предизвикувајќи електроните да се движат кон плочата. Ова предизвикува плочата да има вишок електрони, што ја прави негативно наелектризирана.
Процесот на пренос на електрони помеѓу плочите и батеријата запира откако потенцијалната разлика помеѓу двете плочи ќе се изедначи со потенцијалната разлика помеѓу двата пола на батеријата.
Како може да се зголеми електричниот полнеж на обете проводни плочи? Со други зборови, што мора да се направи за повторно да се предизвика пренос на електрони? Пренос на електрони се случува само кога разликата во електричниот потенцијал помеѓу двата пола на батеријата е поголема од разликата во електричниот потенцијал помеѓу двете проводни плочи. За повторно да се случи пренос на електрони, така што електричниот полнеж на секоја проводна плоча ќе се зголеми, употребената батерија се заменува со друга батерија или друг извор на напон кој има поголема разлика во електричниот потенцијал. Преносот на електрони запира кога разликата во потенцијалот на изворот на напон е еднаква на разликата во потенцијалот на кондензаторот, па затоа ако разликата во потенцијалот на изворот на напон е поголема, и разликата во потенцијалот на кондензаторот е поголема.
Врз основа на горенаведениот преглед, може да се заклучи дека колку е поголем електричниот полнеж складиран на секоја спроводна плоча, толку е поголема разликата на електричниот потенцијал помеѓу двете спроводни плочи. Затоа, електричниот полнеж (Q) е пропорционален на разликата на електричниот потенцијал (V). Односот помеѓу електричниот полнеж и разликата на електричниот потенцијал се изразува во следната пропорционалност:
Q α V
Горенаведената пропорционалност се претвора во равенка со додавање на константата на пропорционалност C:
Q = CV или C = Q / V
Опис: Q = електричен полнеж (Кулон), V = разлика на електричен потенцијал или електричен напон (Волт), C = константа на пропорционалност, која се нарекува капацитивност на кондензаторот.
Вредноста на капацитивноста не зависи од електричниот полнеж и напонот, туку зависи од обликот и големината на спроводната плоча. Математички доказ дека капацитивноста зависи од обликот и големината на спроводната плоча е објаснет во статијата за видовите кондензатори врз основа на обликот на спроводната плоча, имено кондензатор со паралелни плочи, цилиндричен кондензатор dan сферичен кондензаторВо овој напис, се претпоставува дека помеѓу двата проводни делови има вакуум.
Капацитетот на кондензаторот зависи и од својствата на материјалот помеѓу двете спроводни плочи. Материјалот помеѓу двете спроводни плочи се нарекува диелектрикКапацитетот на кондензатор кој има диелектрик е детално разгледан во статијата за диелектрична константа.
Единица за капацитет
Единицата за електричен полнеж е Кулон, а единицата за разлика во електричниот потенцијал е Волт, па врз основа на равенката на капацитивност погоре, единицата за капацитивност е Кулон на Волт (C/V), исто така наречена Фарад (F), што доаѓа од името на британскиот научник Мајкл Фарадеј (1791-1867). Значи, 1 Фарад = 1 Кулон/Волт.
На пример, кондензаторот има вредност од 2 фаради, што значи дека кондензаторот складира електричен полнеж од +2 Кулони на едната од спроводните плочи и -2 Кулони на другата спроводна плоча, каде што двете спроводни плочи имаат потенцијална разлика од 1 Волт. Ако батерија од 12 волти е поврзана со кондензаторот, едната од спроводните плочи ќе има електричен полнеж од Q = CV = (2)(12 Волти) = +24 Кулони, додека другата спроводна плоча ќе има полнеж од -24 Кулони.
Треба да се напомене дека Фарад е многу голема единица за капацитет, па затоа обично се користи помала единица, имено микроФарад, скратено како μF (10-6 Фарад) до пикоФарад скратено pF (10-12 Фарад). Математичките пресметки за да се покаже дека Фарадот е многу голема единица се дискутирани во пример за прашања за кондензатор со паралелни плочи.
