Дефиниција на кондензатор со паралелни плочи
Кондензаторот со паралелни плочи е кондензатор кој се состои од две паралелни спроводни плочи, при што секоја плоча има еднаков напречен пресек (A) и две плочи одделени со одредено растојание (d), како што е прикажано на сликата лево. Едната од спроводните плочи е позитивно наелектризирана (+Q), додека другата спроводна плоча е негативно наелектризирана (-Q), каде што количината на Електрично полнење на секоја плоча е еднаков. За да не се движи полнежот кон молекулата на воздухот, кондензаторот е изолиран од околината, а помеѓу двете плочи има вакуум.
Разликата во видовите на електрични полнежи во обете проводни плочи создава електрично поле и разлика во електричниот потенцијал помеѓу двете плочи. Позитивно наелектризираната плоча има поголем електричен потенцијал, додека негативно наелектризираната плоча има помал електричен потенцијал. Како што е објаснето во темата за електричниот потенцијал, ако постои разлика во електричниот потенцијал помеѓу двете плочи на кондензаторот, во кондензаторот постои електрична потенцијална енергија. Електричната потенцијална енергија складирана во кондензаторите има многу намени.
Фактори што влијаат на капацитетот на кондензаторот со паралелни плочи
Кондензаторот на почетокот не е електрично наполнет или електрично неутрален. За да се наполни, полнењето на кондензаторот се врши со поврзување на кондензаторот со извор на напон, како што е батерија, со помош на кабел. Едната од проводните плочи е поврзана со позитивниот пол на батеријата, додека другата проводна плоча е поврзана со негативниот пол на батеријата.
Запомнете дека истите 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 атомското јадро. Ако спроводната плоча има повеќе протони отколку електрони, плочата е позитивно наелектризирана, напротив, ако бројот на електрони е поголем од бројот на протони, плочата е негативно наелектризирана.
Откако кондензаторот ќе се поврзе со батеријата, позитивниот пол на батеријата е позитивно наелектризиран. Така што ги влече електроните од спроводната плоча, додека негативниот пол на батеријата е негативно наелектризиран, така што ги отфрла електроните кон спроводната плоча. Електричното поместување помеѓу батеријата и спроводната плоча предизвикува спроводната плоча да губи позитивно наелектризирани електрони, а спроводната плоча прима негативно наелектризирани електрони. Движењето на електроните запира откако разликата во електричниот потенцијал помеѓу двете спроводни плочи ќе се изедначи со разликата во електричниот потенцијал помеѓу двата пола на батеријата.
Функција на кондензаторот е да складира електричен полнеж и електрична потенцијална енергија . Големината на способноста на кондензаторот да складира електричен полнеж и електрична потенцијална енергија се нарекува капацитивност. Колку повеќе електрична енергија е складирана, толку е поголема и складираната електрична потенцијална енергија, толку е поголема капацитивноста на кондензаторот. Кои фактори влијаат на капацитивноста на паралелно-плочестиот кондензатор?
Површината на проводната плоча
Кондензаторот со паралелни плочи го складира електричниот полнеж на спроводната плоча. Ако површината на плочата е мала, тогаш се складира малку електричен полнеж, во спротивно, ако површината на плочата е голема, тогаш се складира голем дел од електричниот полнеж. Колку повеќе електрични полнежи се складирани на спроводната плоча, толку е поголема електричната потенцијална енергија што ја поседува кондензаторот. Значи, колку е поголема електричната потенцијална енергија на кондензаторот, толку е поголем капацитетот на кондензаторот. Врз основа на овој преглед, може да се заклучи дека капацитетот на кондензаторот (C) е пропорционален на површината на спроводната плоча (A).
Растојанието помеѓу двете проводни плочи
Преносот на електрони запира откако потенцијалната разлика помеѓу двете спроводни плочи ќе се изедначи со потенцијалната разлика помеѓу двата пола на батеријата. Како да се зголеми електричниот полнеж на двете спроводни плочи? Еден начин е да се намали растојанието помеѓу двата спроводници (минимизирајќи d). Кога двата спроводници се приближуваат, количината на електричен полнеж останува, така што електричното поле произведено од електричниот полнеж е фиксно. 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).
Разликата на потенцијали помеѓу двете спроводни плочи е намалена така што е помала од разликата на потенцијали помеѓу двата пола на батеријата. Ова предизвикува повторно поместување на електроните сè додека не се зголеми електричниот полнеж на секоја спроводна плоча. Преносот на електрони запира откако разликата на потенцијали помеѓу двете плочи ќе биде еднаква на разликата на потенцијали помеѓу двата пола 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 на кондензаторот. Ако се зголеми електричната потенцијална енергија на кондензаторот, се зголемува и капацитетот на кондензаторот. Ако се намали растојанието, полнежот се зголемува, така што се зголемува капацитетот, кога се зголемува 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).
Равенката на капацитетот на паралелниот плочест кондензатор
Претходно, беа објаснети работите што влијаат на капацитетот на паралелните плочести кондензатори. Вредноста на капацитетот може јасно да се знае преку пресметки со користење на равенката. Во тема за одредување на електричното поле со користење на Гаусовиот закон, формулата за пресметување на електричното поле во близина на електрично наелектризираната спроводна плоча е E = σ / εo, каде σ = Q / A, така што равенката на електричното поле се менува во E = Q/A: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoРавенката на електричниот потенцијал е V = E d, каде што E = Q / A εo така што равенката се менува во V = Q d / A εoРавенката на капацитивност е C = Q/V, каде што V = Q d / A εo така што равенката на капацитивност се менува во C = Q: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo / д.
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.
E = електрично поле, σ = густина на полнеж, ε o = вакуумска пермитивност = 8.85 x 10 -12 F/m, Q = електричен полнеж, A = површина на спроводната плоча, V = разлика на електричен потенцијал.
