Takrif kapasitor plat selari
Kapasitor plat selari ialah kapasitor yang terdiri daripada dua plat konduktor selari, setiap plat mempunyai luas keratan rentas yang sama (A) dan dua plat dipisahkan oleh jarak tertentu (d), seperti yang ditunjukkan dalam rajah di sebelah kiri. Salah satu plat konduktor bercas positif (+Q) manakala plat konduktor yang satu lagi bercas negatif (-Q), di mana jumlah cas elektrik pada setiap plat adalah sama. Supaya cas tidak bergerak ke molekul udara, kapasitor diasingkan daripada persekitaran, dan di antara kedua-dua plat, terdapat vakum.
Perbezaan jenis cas elektrik dalam kedua-dua plat konduktor menghasilkan medan elektrik dan perbezaan keupayaan elektrik antara kedua-dua plat. Plat bercas positif mempunyai keupayaan elektrik yang lebih tinggi, manakala plat bercas negatif mempunyai keupayaan elektrik yang lebih rendah. Seperti yang dijelaskan dalam topik keupayaan elektrik, jika terdapat perbezaan keupayaan elektrik antara kedua-dua plat kapasitor, terdapat tenaga keupayaan elektrik dalam kapasitor tersebut. Tenaga keupayaan elektrik yang disimpan dalam kapasitor mempunyai banyak kegunaan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitans kapasitor plat selari
Kapasitor pada mulanya tidak bercas elektrik atau neutral elektrik. Untuk dicas, pengecasan kapasitor dilakukan dengan menyambungkan kapasitor dengan sumber voltan seperti bateri menggunakan kabel. Salah satu plat konduktor disambungkan ke kutub positif bateri, manakala plat konduktor yang satu lagi disambungkan ke kutub negatif bateri.
Ingat bahawa cas yang sama menolak antara satu sama lain, manakala cas yang tidak sama menarik antara satu sama lain. Elektron bercas negatif dan mudah bergerak kerana ia berada di permukaan atom, manakala proton bercas positif dan tidak boleh bergerak kerana ia berada di nukleus atom. Jika plat konduktor mempunyai lebih banyak proton daripada elektron, plat tersebut bercas positif, sebaliknya, jika bilangan elektron lebih banyak daripada proton, plat tersebut bercas negatif.
Selepas kapasitor disambungkan ke bateri, kutub positif bateri akan bercas positif. Ia menarik elektron daripada plat konduktor, manakala kutub negatif bateri bercas negatif, lalu menolak elektron ke plat konduktor. Anjakan elektrik antara bateri dan plat konduktor menyebabkan plat konduktor kehilangan elektron untuk bercas positif, dan plat konduktor menerima elektron untuk bercas negatif. Pergerakan elektron akan berhenti selepas perbezaan keupayaan elektrik antara dua plat konduktor adalah sama dengan perbezaan keupayaan elektrik antara dua kutub bateri.
Fungsi kapasitor untuk menyimpan cas elektrik dan tenaga keupayaan elektrik . Saiz keupayaan kapasitor untuk menyimpan cas elektrik dan tenaga keupayaan elektrik dipanggil kapasitans. Lebih banyak elektrik yang disimpan, tenaga keupayaan elektrik yang disimpan juga lebih besar, lebih besar kapasitans kapasitor. Faktor apakah yang mempengaruhi kapasitans kapasitor plat selari?
Luas permukaan plat konduktor
Kapasitor plat selari menyimpan cas elektrik pada plat konduktor. Jika luas permukaan plat kecil maka sedikit cas elektrik disimpan, sebaliknya jika luas permukaan plat besar maka banyak cas elektrik disimpan. Lebih banyak cas elektrik yang disimpan pada plat konduktor, lebih besar tenaga keupayaan elektrik yang dimiliki oleh kapasitor. Jadi, lebih besar tenaga keupayaan elektrik kapasitor, lebih besar kapasitans kapasitor. Berdasarkan ulasan ini, dapat disimpulkan bahawa kapasitans kapasitor (C) adalah berkadar terus dengan luas permukaan plat konduktor (A).
Jarak antara dua plat konduktor
Pemindahan elektron berhenti selepas beza keupayaan antara dua plat konduktor adalah sama dengan beza keupayaan antara dua kutub bateri. Bagaimanakah anda meningkatkan cas elektrik pada kedua-dua plat konduktor? Salah satu caranya adalah dengan mengurangkan jarak antara dua konduktor (meminimumkan d). Apabila kedua-dua konduktor didekatkan, jumlah cas elektrik kekal supaya medan elektrik yang dihasilkan oleh cas elektrik adalah tetap. Berdasarkan persamaan V = E d, apabila medan elektrik (E) adalah malar, beza keupayaan elektrik (V) berkurangan jika jarak antara dua plat konduktor berkurangan (d).
Beza keupayaan antara dua plat konduktor dikurangkan supaya ia lebih kecil daripada beza keupayaan antara dua kutub bateri. Ini menyebabkan anjakan elektron sekali lagi sehingga cas elektrik setiap plat konduktor meningkat. Pemindahan elektron berhenti selepas beza keupayaan antara dua plat adalah sama dengan beza keupayaan antara dua kutub bateri.
Apabila jarak antara dua plat konduktor dikurangkan, cas elektrik pada setiap plat meningkat supaya tenaga keupayaan elektrik kapasitor juga meningkat. Jika tenaga keupayaan elektrik kapasitor meningkat, kapasitans kapasitor juga meningkat. Jika jarak dikurangkan, cas meningkat supaya kapasitans meningkat, apabila jarak ditambah, cas berkurangan supaya kapasitans berkurangan. Dapat disimpulkan bahawa kapasitans kapasitor (C) adalah berkadar songsang dengan jarak antara dua plat konduktor (d).
Persamaan kapasitans kapasitor plat selari
Sebelum ini, perkara-perkara yang mempengaruhi kapasitans kapasitor plat selari telah dijelaskan. Nilai kapasitans boleh diketahui dengan jelas melalui pengiraan menggunakan persamaan tersebut. Dalam topik tentang menentukan medan elektrik menggunakan hukum Gauss, formula untuk mengira medan elektrik berhampiran plat konduktor yang bercas elektrik ialah E = σ / εo, dengan σ = Q / A supaya persamaan medan elektrik berubah kepada E = Q/A: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoPersamaan potensi elektrik ialah V = E d, dengan E = Q / A εo supaya persamaan berubah kepada V = Q d / A εoPersamaan kapasitans ialah C = Q/V, dengan V = Q d / A εo supaya persamaan kapasitans berubah kepada C = Q: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo / hari.
Berdasarkan persamaan kapasitans C = A ε o / d, dapat disimpulkan bahawa kapasitans (C) adalah berkadar terus dengan luas permukaan (A) dan berkadar songsang dengan jarak (d) antara dua plat konduktor.
E = medan elektrik, σ = ketumpatan cas, ε = kebolehtelapan vakum = 8.85 x 10-12 F /m, Q = cas elektrik, A = luas permukaan plat konduktor, V = beza keupayaan elektrik.
