Дефиниција плочастог кондензатора
Плочасти кондензатор је кондензатор који се састоји од две паралелне плоче или проводне плоче, при чему свака плоча има исту површину попречног пресека (А) и две плоче су раздвојене одређеним растојањем (d), као на слици лево. У овом чланку, претпоставимо да су две проводне плоче раздвојене вакуумом. На слици, једна од проводних плоча је позитивно наелектрисана (+Q), док је друга проводна плоча негативно наелектрисана (-Q), где је количина електричног наелектрисања на свакој плочи иста.
Разлика у електричном наелектрисању између две проводне плоче ствара електрично поље и потенцијалну разлику између њих. Позитивно наелектрисана плоча има виши потенцијал, док негативно наелектрисана плоча има нижи потенцијал. Као што је објашњено у чланку о електричном потенцијалу , ако постоји потенцијална разлика између две кондензаторске плоче, у кондензатору постоји електрична потенцијална енергија. Електрична потенцијална енергија ускладиштена у кондензатору има много употреба.
Фактори који утичу на капацитет плочастог кондензатора
Кондензатори су у почетку ненапуњени, односно електрично неутрални. Да би се напунили, пуне се повезивањем са извором напона, као што је батерија, помоћу каблова. Једна проводна плоча је повезана са позитивним терминалом батерије, док је друга проводна плоча повезана са негативним терминалом.
Запамтите да се истонаелектрисана наелектрисања одбијају, док се различита наелектрисања привлаче. Електрони су негативно наелектрисани и лако се крећу јер се налазе на површини атома, док су протони позитивно наелектрисани и не могу се кретати јер се налазе у језгру. Ако је број протона на проводној плочи већи од броја електрона, плоча је позитивно наелектрисана. Насупрот томе, ако је број електрона већи од броја протона, плоча је негативно наелектрисана.
Након што је кондензатор повезан са батеријом, позитивни пол батерије је позитивно наелектрисан, привлачећи електроне са проводне плоче, док је негативни пол батерије негативно наелектрисан, одбијајући електроне ка проводној плочи. Пренос електрона између батерије и проводне плоче узрокује да проводна плоча која губи електроне постане позитивно наелектрисана, а проводна плоча која прима електроне постане негативно наелектрисана. Пренос електрона се зауставља када је разлика електричног потенцијала између две проводне плоче једнака разлици електричног потенцијала између два терминала батерије.
Кондензатори складиште електрично наелектрисање и потенцијалну енергију . Мера способности кондензатора да складишти електрично наелектрисање и потенцијалну енергију назива се капацитивност. Што је веће складиштено електрично наелектрисање, већа је потенцијална енергија и већи је капацитет. Који фактори утичу на капацитет плочастог кондензатора?
– Површина проводне плоче
Плочасти кондензатори складиште електрично наелектрисање на својим проводним плочама. Мала површина плоче значи да се складишти мало наелектрисања; велика површина плоче значи да се складишти велико наелектрисање. Што је више наелектрисања складиштено на проводним плочама, већа је електрична потенцијална енергија кондензатора. Стога, што је већа електрична потенцијална енергија кондензатора, већи је његов капацитет. На основу овог прегледа, може се закључити да је капацитет кондензатора (C) пропорционалан површини проводних плоча (A).
– Растојање између две проводне плоче
Кретање електрона престаје након што је потенцијална разлика између две проводне плоче једнака потенцијалној разлици између два пола батерије. Како се електрично наелектрисање на две проводне плоче може повећати? Један од начина је смањење растојања између два проводника (смањење d). Када се два проводника приближе један другом, количина електричног наелектрисања остаје константна тако да електрично поље које производи електрично наелектрисање има константну вредност. На основу једначине V = E d, када је електрично поље (E) константно, електрична потенцијална разлика (V) се смањује ако се растојање између две проводне плоче смањи (d).
Разлика потенцијала између две проводне плоче се смањује док не постане мања од разлике потенцијала између два терминала батерије. То доводи до поновног кретања електрона док се електрични набој на свакој проводној плочи не повећа. Кретање електрона престаје када разлика потенцијала између две плоче постане једнака разлици потенцијала између два терминала батерије.
Када се смањи растојање између две проводне плоче, електрично наелектрисање на свакој плочи се повећава тако да се повећава и електрична потенцијална енергија у кондензатору. Ако се повећа електрична потенцијална енергија у кондензатору, повећава се и капацитет кондензатора. Ако се растојање смањи, наелектрисање се повећава тако да се капацитет повећава, ако се растојање повећа, наелектрисање се смањује тако да се капацитет смањује. Може се закључити да је капацитет кондензатора (C) обрнуто пропорционалан растојању између две проводне плоче (d).
Једначина капацитивности за плочасти кондензатор
Претходно је објашњено шта утиче на вредност капацитивности плочастог кондензатора. Вредност капацитивности се може јасно утврдити израчунавањем помоћу једначина. У чланку о одређивању електричног поља помоћу Гаусовог закона, разматрана је формула за израчунавање електричног поља у близини електрично наелектрисане проводне плоче E = σ/εo , где је σ = Q/A, тако да се једначина електричног поља мења у E = Q/A : εo = Q/A x 1/εo = Q/Aεo . Једначина електричног потенцијала је V = E d, где је E = Q/Aεo, тако да се једначина мења у V = Qd/Aεo . Једначина капацитивности је C = Q/V, где је V = Qd/Aεo , тако да се једначина капацитивности мења у C = Q : Qd/Aεo = Q x Aεo / Qd = Aεo / d.
На основу једначине капацитета C = A ε o / d може се закључити да је капацитет (C) пропорционалан површини (A) и обрнуто пропорционалан растојању (d) између две проводне плоче.
Опис формуле: E = електрично поље, σ = густина наелектрисања, εo = пермитивност празног простора = 8,85 x 10⁻¹² F /m, Q = електрично наелектрисање, A = површина проводне плоче, V = разлика електричног потенцијала.
