Дефиниција плочастог кондензатора
Плочасти кондензатор је кондензатор који се састоји од две паралелне проводне плоче, при чему свака плоча има једнаку површину попречног пресека (А) и две плоче раздвојене одређеним растојањем (d), као што је приказано на слици лево. Једна од проводних плоча је позитивно наелектрисана (+Q), док је друга проводна плоча негативно наелектрисана (-Q), где је количина наелектрисање на свакој плочи је једнако. Да се наелектрисање не би померило на молекул ваздуха, кондензатор је изолован од околине, а између две плоче постоји вакуум.
Разлика у врстама електричних наелектрисања у обе проводне плоче ствара електрично поље и разлику електричног потенцијала између две плоче. Позитивно наелектрисана плоча има виши електрични потенцијал, док негативно наелектрисана плоча има нижи електрични потенцијал. Као што је објашњено у теми о електричном потенцијалу, ако постоји разлика електричног потенцијала између две плоче кондензатора, у кондензатору постоји електрична потенцијална енергија. Електрична потенцијална енергија ускладиштена у кондензаторима има много употреба.
Фактори који утичу на капацитет плочастог кондензатора
Кондензатор у почетку није електрично напуњен нити је електрично неутралан. Да би се напунио, пуњење кондензатора се врши повезивањем кондензатора са извором напона као што је батерија помоћу кабла. Једна од проводних плоча је повезана са позитивним полом батерије, док је друга проводна плоча повезана са негативним полом батерије.
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 атомском језгру. Ако проводна плоча има више протона него електрона, плоча је позитивно наелектрисана, напротив, ако је број електрона већи од протона, плоча је негативно наелектрисана.
Након што је кондензатор повезан са батеријом, позитивни пол батерије се позитивно наелектрише. Тако да повлачи електроне са проводне плоче, док је негативни пол батерије негативно наелектрисан тако да одбија електроне ка проводној плочи. Електрично померање између батерије и проводне плоче узрокује да проводна плоча губи електроне који се позитивно наелектришу, а проводна плоча прима електроне који се негативно наелектришу. Кретање електрона се зауставља након што је разлика електричног потенцијала између две проводне плоче једнака разлици електричног потенцијала између два пола батерије.
Функција кондензатора је складиштење електричног наелектрисања и електричне потенцијалне енергије . Величина способности кондензатора да складишти електрично наелектрисање и електричну потенцијалну енергију назива се капацитивност. Што се више електрицитета складишти, већа је и ускладиштена електрична потенцијална енергија, а самим тим и већи је капацитет кондензатора. Који фактори утичу на капацитет плочастог кондензатора?
Површина проводне плоче
Плочасти кондензатор складишти електрично наелектрисање на проводној плочи. Ако је површина плоче мала, онда се складишти мало електричног наелектрисања, у супротном, ако је површина плоче велика, онда се складишти много електричног наелектрисања. Што је више електричних наелектрисања складиштено на проводној плочи, већа је електрична потенцијална енергија коју кондензатор поседује. Дакле, што је већа електрична потенцијална енергија кондензатора, већи је и његов капацитет. На основу овог прегледа, може се закључити да је капацитет кондензатора (C) пропорционалан површини проводне плоче (A).
Растојање између две проводне плоче
Пренос електрона престаје након што је потенцијална разлика између две проводне плоче једнака потенцијалној разлици између два пола батерије. Како повећати електрично наелектрисање на обе проводне плоче? Један од начина је смањење растојања између два проводника (минимизирање d). Када се два проводника приближе, количина електричног наелектрисања остаје тако да је електрично поље које производи електрично наелектрисање фиксирано. 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 тако да је мања од разлике потенцијала између два пола батерије. Ово поново узрокује померање електрона све док се електрично наелектрисање сваке проводне плоче не повећа. Пренос електрона се зауставља након што разлика потенцијала између две плоче буде једнака разлици потенцијала између два пола батерије.
Када се смањи растојање између две проводне плоче, електрично наелектрисање на свакој плочи се повећава тако да се повећава и електрична потенцијална енергија кондензатора. Ако се повећа електрична потенцијална енергија кондензатора, повећава се и капацитет кондензатора. Ако се растојање смањи, наелектрисање се повећава тако да се капацитет повећава, када 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 капацитета плочастог кондензатора
Претходно су објашњене ствари које утичу на капацитет плочастих кондензатора. Вредност капацитета се може јасно утврдити прорачунима користећи једначину. У теми о одређивању електричног поља помоћу Гаусовог закона, формула за израчунавање електричног поља у близини електрично наелектрисане проводне плоче је 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 / A εoЈедначина електричног потенцијала је V = E d, где је E = Q / A εo тако да се једначина мења у V = Q d / A εoЈедначина капацитета је C = Q/V, где је V = Q d / A εo тако да се једначина капацитета мења у C = Q: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo / д.
На основу једначине капацитивности C = A ε o / d може се закључити да је капацитивност (C) пропорционална површини (A) и обрнуто пропорционална растојању (d) између две проводне плоче.
E = електрично поље, σ = густина наелектрисања, εo = пермитивност вакуума = 8.85 x 10⁻¹² F /m, Q = електрично наелектрисање, A = површина проводне плоче, V = разлика електричног потенцијала.
