Përkufizimi i Kapacitetit të Kondensatorëve
Një gotë e vogël mund të përmbajë pak ujë, ndërsa një gotë e madhe mund të përmbajë më shumë ujë. Sa më i madh të jetë vëllimi i qelqit, aq më shumë ujë mund të përmbajë. Pra, çdo gotë ka kapacitetin ose madhësinë e aftësisë për të mbajtur ujë. Ashtu si qelqi, kondensatorët gjithashtu mund të ruajnë ngarkesat elektrike dhe energjinë potenciale elektrike. Kapaciteti i kondensatorit për të ruajtur ngarkesën elektrike dhe energjinë potenciale elektrike quhet kapacitet.
Faktorët që ndikojnë në kapacitet
Madhësia e aftësisë së qelqit për të mbajtur ujë përcaktohet nga vëllimi i qelqit. Po në lidhje me kondensatorët, çfarë përcakton madhësinë e aftësisë së kondensatorit për të ruajtur ngarkesën elektrike?
Figura në anë tregon një kondensator të thjeshtë që përbëhet nga pllaka me dy përçues të ndara nga një distancë e caktuar. Përpara se të lidhen me një burim tensioni, siç është një bateri, të dy pllakat nuk ngarkohen elektrikisht. Pastaj njëra prej pllakave lidhet me polin pozitiv të baterisë dhe pllaka tjetër lidhet me polin negativ të baterisë duke përdorur një kabllo.
Pas lidhjes në polin pozitiv të baterisë, ngarkesa pozitive në bateri tërheq elektrone të ngarkuara negativisht në pllakë në mënyrë që elektronet të lëvizin në polin pozitiv të baterisë. Kjo bën që pllakat të mos kenë elektrone (ngarkesë negative) dhe protone të tepërta (ngarkesë pozitive) në mënyrë që pllakat të ngarkohen pozitivisht.
Pasi lidhet me polin negativ të baterisë, ngarkesa pozitive në pllakë tërheq elektrone të ngarkuara negativisht në polin negativ të baterisë në mënyrë që elektronet të lëvizin drejt pllakës. Kjo bën që pllaka të mbingarkojë elektronet në mënyrë që pllaka të ngarkohet negativisht. Procesi i lëvizjes së elektroneve midis pllakave dhe baterive ndalet pasi diferenca e potencialit midis dy pllakave është e barabartë me diferencën e potencialit midis dy poleve të baterisë.
Si e rrisni ngarkesën elektrike në të dy pllakat e përçuesit? Me fjalë të tjera, çfarë duhet bërë për të transferuar elektronet në dhe nga poli pozitiv i baterisë? Zhvendosja e elektroneve ndodh vetëm kur diferenca e potencialit elektrik midis dy poleve të baterisë është më e madhe se diferenca e potencialit elektrik midis dy përçuesve. Në mënyrë që elektroni të lëvizë përsëri në mënyrë që ngarkesa elektrike në secilën pllakë përçuese të rritet, bateria e përdorur zëvendësohet nga një burim tjetër tensioni që ka një diferencë më të madhe të potencialit elektrik. Zhvendosja e elektroneve ndalet kur diferenca e potencialit në burimin e tensionit është e barabartë me diferencën e potencialit të kondensatorit. Prandaj, nëse diferenca e potencialit në burimin e tensionit është më e madhe se, diferenca e potencialit të kondensatorit është gjithashtu më e madhe.
Bazuar në shqyrtimin e mësipërm, mund të konkludohet se sa më e madhe të jetë ngarkesa elektrike e ruajtur në secilën pllakë përçuese, aq më i madh është ndryshimi i potencialit elektrik midis dy pllakave përçuese. Pra, ngarkesa elektrike (Q) është proporcionale me ndryshimin e potencialit elektrik (V). Marrëdhënia midis një ngarkese elektrike dhe një ndryshimi të potencialit elektrik është deklaruar në krahasimin e mëposhtëm:
Q α V
Krahasimet e mësipërme shndërrohen në ekuacione duke shtuar konstanten C:
Q = CV ose C = Q / V
Q = ngarkesa elektrike (Kulomb), V = diferenca e potencialit elektrik ose tensioni (Volt), C = konstante që quhet kapaciteti i kondensatorit.
Vlera e kapacitetit nuk varet nga ngarkesa elektrike dhe tensioni elektrik, por varet nga forma dhe madhësia e pllakës së përçuesit. Prova matematikore që kapaciteti varet nga forma dhe madhësia e pllakës së përçuesit shpjegohet në temën e kondensatorit me pllakë paralele. Në temë, supozohet se midis dy përçuesve ekziston një vakum.
Kapaciteti i një kondensatori varet gjithashtu nga natyra e materialit që ndodhet midis dy pllakave përçuese. Materiali që ndodhet midis dy pllakave përçuese quhet dielektrik. Kapaciteti i kondensatorëve që kanë dielektrik diskutohet në thellësi në temën e konstanteve dielektrike.
Njësia e kapacitetit
Njësia e ngarkesës elektrike është Kulombi dhe njësia e ndryshimit të potencialit elektrik është Volti, kështu që kjo bazohet në ekuacionin e kapacitetit më sipër. Njësia e kapacitetit është Kulombi për Volt (C/V), e quajtur edhe Farad (F) që vjen nga emri i shkencëtarit britanik Michael Faraday (1791-1867). Pra, 1 Farad = 1 Kulombi/Volti.
Supozojmë se një kondensator që ka një vlerë prej 2 Farad do të thotë që kondensatori ruan një ngarkesë elektrike prej +2 Kulombësh në njërën nga pllakat përcjellëse dhe -2 Kulombësh në pllakën tjetër përcjellëse. Ku dy pllakat përcjellëse kanë një ndryshim potenciali prej 1 Volt. Nëse bateria 12 Volt është e lidhur me kondensatorin, njëra nga pllakat përcjellëse të ngarkuara elektrikisht është Q = CV = (2) (12 Volt) = +24 Kulombësh, ndërsa pllaka tjetër përcjellëse është -24 Kulombësh.
Ju lutemi vini re se Faradi është një njësi me kapacitet të madh, kështu që zakonisht përdoret si një njësi më e vogël, përkatësisht mikrofaradi i shkurtuar μF (10-6 Farad ) ose pikofaradi i shkurtuar pF (10-12 Farad ). Llogaritjet matematikore për të treguar se Faradi është një njësi gjigante, diskutohen në temën e kondensatorit me pllakë paralele.
