Përkufizimi i kondensatorit të pllakës paralele
Një kondensator me pllakë paralele është një kondensator i përbërë nga dy pllaka paralele ose pllaka përçuese, secila pllakë ka të njëjtën sipërfaqe prerjeje tërthore (A) dhe dy pllakat janë të ndara nga një distancë e caktuar (d), si në figurën në të majtë. Në këtë artikull, supozojmë se dy pllakat përçuese janë të ndara nga një vakum. Në figurë, njëra nga pllakat përçuese është e ngarkuar pozitivisht (+Q), ndërsa pllaka tjetër përçuese është e ngarkuar negativisht (-Q), ku sasia e ngarkesës elektrike në secilën pllakë është e njëjtë.
Diferenca në ngarkesën elektrike midis dy pllakave përçuese krijon një fushë elektrike dhe një ndryshim potenciali midis tyre. Pllaka e ngarkuar pozitivisht ka një potencial më të lartë, ndërsa pllaka e ngarkuar negativisht ka një potencial më të ulët. Siç shpjegohet në artikullin mbi potencialin elektrik , nëse ka një ndryshim potenciali midis dy pllakave të kondensatorit, ka energji potenciale elektrike në kondensator. Energjia potenciale elektrike e ruajtur në një kondensator ka shumë përdorime.
Faktorët që ndikojnë në kapacitetin e një kondensatori me pllakë paralele
Kondensatorët fillimisht janë të pangarkuar, ose elektrikisht neutralë. Për t'i ngarkuar, ato karikohen duke i lidhur me një burim tensioni, siç është një bateri, duke përdorur kabllo. Një pllakë përçuese është e lidhur me terminalin pozitiv të baterisë, ndërsa pllaka tjetër përçuese është e lidhur me terminalin negativ.
Mbani mend se ngarkesat e ngjashme shtyhen, ndërsa ngarkesat e ndryshme tërhiqen. Elektronet janë të ngarkuara negativisht dhe lëvizin lehtësisht sepse ndodhen në sipërfaqen e atomit, ndërsa protonet janë të ngarkuar pozitivisht dhe nuk mund të lëvizin sepse ndodhen në bërthamë. Nëse numri i protoneve në një pllakë përçuese tejkalon numrin e elektroneve, pllaka është e ngarkuar pozitivisht. Anasjelltas, nëse numri i elektroneve tejkalon numrin e protoneve, pllaka është e ngarkuar negativisht.
Pasi kondensatori lidhet me baterinë, poli pozitiv i baterisë ngarkohet pozitivisht, duke tërhequr elektrone nga pllaka përçuese, ndërsa poli negativ i baterisë ngarkohet negativisht, duke i shtyrë elektronet drejt pllakës përçuese. Transferimi i elektroneve midis baterisë dhe pllakës përçuese bën që pllaka përçuese që humbet elektrone të ngarkohet pozitivisht dhe pllaka përçuese që merr elektrone të ngarkohet negativisht. Transferimi i elektroneve ndalet kur diferenca e potencialit elektrik midis dy pllakave përçuese është e barabartë me diferencën e potencialit elektrik midis dy terminaleve të baterisë.
Kondensatorët ruajnë ngarkesë elektrike dhe energji potenciale . Masa e aftësisë së një kondensatori për të ruajtur ngarkesë elektrike dhe energji potenciale quhet kapacitet. Sa më e madhe të jetë ngarkesa elektrike e ruajtur, aq më e madhe është energjia potenciale dhe aq më i madh është kapaciteti. Cilët faktorë ndikojnë në kapacitetin e një kondensatori me pllaka paralele?
– Sipërfaqja e pllakës së përçuesit
Kondensatorët me pllaka paralele ruajnë ngarkesë elektrike në pllakat e tyre përçuese. Një sipërfaqe e vogël e pllakës do të thotë se ruhet pak ngarkesë; një sipërfaqe e madhe e pllakës do të thotë se ruhet një ngarkesë e madhe. Sa më shumë ngarkesë të ruhet në pllakat përçuese, aq më e madhe është energjia potenciale elektrike e kondensatorit. Prandaj, sa më e madhe të jetë energjia potenciale elektrike e kondensatorit, aq më i madh është kapaciteti i tij. Bazuar në këtë shqyrtim, mund të konkludohet se kapaciteti i kondensatorit (C) është proporcional me sipërfaqen e pllakave përçuese (A).
– Distanca midis dy pllakave të përçuesit
Lëvizja e elektroneve ndalet pasi diferenca e potencialit midis dy pllakave përçuese është e barabartë me diferencën e potencialit midis dy poleve të baterisë. Si mund të rritet ngarkesa elektrike në dy pllakat përçuese? Një mënyrë është të zvogëlohet distanca midis dy përçuesve (zvogëlohet d). Kur dy përçuesit afrohen, sasia e ngarkesës elektrike mbetet konstante në mënyrë që fusha elektrike e prodhuar nga ngarkesa elektrike të ketë një vlerë konstante. Bazuar në ekuacionin V = E d, kur fusha elektrike (E) është konstante, diferenca e potencialit elektrik (V) zvogëlohet nëse distanca midis dy pllakave përçuese zvogëlohet (d).
Diferenca e potencialit midis dy pllakave përçuese zvogëlohet derisa të jetë më e vogël se diferenca e potencialit midis dy terminaleve të baterisë. Kjo bën që elektronet të lëvizin përsëri derisa ngarkesa elektrike në secilën pllakë përçuese të rritet. Lëvizja e elektroneve ndalet pasi diferenca e potencialit midis dy pllakave barazohet me diferencën e potencialit midis dy terminaleve të baterisë.
Kur distanca midis dy pllakave përçuese zvogëlohet, ngarkesa elektrike në secilën pllakë rritet në mënyrë që të rritet edhe energjia potenciale elektrike në kondensator. Nëse energjia potenciale elektrike në kondensator rritet, rritet edhe kapaciteti i kondensatorit. Nëse zvogëlohet distanca, ngarkesa rritet në mënyrë që të rritet kapaciteti, nëse rritet distanca, ngarkesa zvogëlohet në mënyrë që të zvogëlohet kapaciteti. Mund të konkludohet se kapaciteti i kondensatorit (C) është në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën midis dy pllakave përçuese (d).
Ekuacioni i kapacitetit për një kondensator me pllakë paralele
Më parë, janë shpjeguar gjërat që ndikojnë në vlerën e kapacitetit të një kondensatori me pllakë paralele. Vlera e kapacitetit mund të njihet qartë përmes llogaritjeve duke përdorur ekuacione. Në artikullin mbi përcaktimin e fushës elektrike duke përdorur ligjin e Gausit, është diskutuar formula për llogaritjen e fushës elektrike pranë një pllake përçuese të ngarkuar elektrikisht është E = σ/ε o , ku σ = Q/A në mënyrë që ekuacioni i fushës elektrike të ndryshojë në E = Q/A : ε o = Q/A x 1/ε o = Q/Aε o . Ekuacioni i potencialit elektrik është V = E d , ku E = Q/Aε o në mënyrë që ekuacioni të ndryshojë në V = Qd/Aε o . Ekuacioni i kapacitetit është C = Q/V, ku V = Qd/Aε o në mënyrë që ekuacioni i kapacitetit të ndryshojë në C = Q : Qd/Aε o = Q x Aε o /Qd = Aε o /d.
Bazuar në ekuacionin e kapacitetit C = A ε o / d mund të konkludohet se kapaciteti (C) është proporcional me sipërfaqen (A) dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me distancën (d) midis dy pllakave përçuese.
Përshkrimi i formulës: E = fusha elektrike, σ = dendësia e ngarkesës, ε o = permitiviteti i hapësirës boshe = 8,85 x 10 -12 F/m, Q = ngarkesa elektrike, A = sipërfaqja e pllakës së përçuesit, V = diferenca e potencialit elektrik.
