Ufafanuzi wa kipaza sauti cha sahani sambamba
Kapicha ya sahani sambamba ni kapicha inayojumuisha sahani mbili sambamba au sahani za kondakta, kila sahani ikiwa na eneo sawa la sehemu mtambuka (A) na sahani mbili zilizotenganishwa na umbali fulani (d), kama ilivyo kwenye picha upande wa kushoto. Katika makala haya, fikiria sahani mbili za kondakta zimetenganishwa na ombwe. Katika picha, moja ya sahani za kondakta imechajiwa vyema (+Q) huku sahani nyingine ya kondakta ikiwa imechajiwa vibaya (-Q), ambapo kiasi cha chaji ya umeme kwenye kila sahani ni sawa.
Tofauti ya chaji ya umeme kati ya sahani mbili za kuendeshea hutengeneza uwanja wa umeme na tofauti inayowezekana kati yao. Bamba lenye chaji chanya lina uwezo mkubwa, huku bamba lenye chaji hasi likiwa na uwezo mdogo. Kama ilivyoelezwa katika makala kuhusu uwezo wa umeme , ikiwa kuna tofauti inayowezekana kati ya sahani mbili za capacitor, kuna nishati inayowezekana ya umeme katika capacitor. Nishati inayowezekana ya umeme iliyohifadhiwa katika capacitor ina matumizi mengi.
Mambo yanayoathiri uwezo wa capacitor ya sahani sambamba
Vipokea sauti vya umeme havichajiwi chaji mwanzoni, au havichajiwi kielektroniki. Ili kuvichaji, huchajiwa kwa kuviunganisha kwenye chanzo cha volteji, kama vile betri, kwa kutumia nyaya. Bamba moja la kondakta huunganishwa kwenye kituo chanya cha betri, huku bamba lingine la kondakta likiunganishwa kwenye kituo chanya.
Kumbuka kwamba kama vile chaji hurudisha nyuma, huku tofauti na chaji zikivutia. Elektroni huchajiwa hasi na husogea kwa urahisi kwa sababu ziko kwenye uso wa atomi, ilhali protoni huchajiwa vyema na haziwezi kusogea kwa sababu ziko kwenye kiini. Ikiwa idadi ya protoni kwenye bamba la kuendeshea inazidi idadi ya elektroni, bamba huchajiwa vyema. Kinyume chake, ikiwa idadi ya elektroni inazidi idadi ya protoni, bamba huchajiwa vibaya.
Baada ya capacitor kuunganishwa na betri, nguzo chanya ya betri huchajiwa vyema, na kuvutia elektroni kutoka kwa bamba la kondakta, huku nguzo hasi ya betri ikichajiwa vibaya, na hivyo kurudisha elektroni kwenye bamba la kondakta. Uhamisho wa elektroni kati ya betri na bamba la kondakta husababisha bamba la kondakta linalopoteza elektroni kuchajiwa vyema na bamba la kondakta linalopokea elektroni kuchajiwa vibaya. Uhamisho wa elektroni husimama wakati tofauti ya uwezo wa umeme kati ya bamba mbili za kondakta ni sawa na tofauti ya uwezo wa umeme kati ya vituo viwili vya betri.
Vidhibiti vya umeme huhifadhi chaji ya umeme na nishati inayowezekana . Kipimo cha uwezo wa capacitor kuhifadhi chaji ya umeme na nishati inayowezekana huitwa capacitance. Kadiri chaji ya umeme iliyohifadhiwa inavyokuwa kubwa, ndivyo nishati inayowezekana inavyokuwa kubwa, na ndivyo uwezo unavyokuwa mkubwa. Ni mambo gani yanayoathiri uwezo wa capacitor ya sahani sambamba?
- Eneo la uso wa sahani ya kondakta
Kapita za sahani sambamba huhifadhi chaji ya umeme kwenye sahani zao za kuendeshea umeme. Eneo dogo la uso wa sahani linamaanisha chaji kidogo huhifadhiwa; eneo kubwa la uso wa sahani linamaanisha chaji kubwa huhifadhiwa. Chaji zaidi huhifadhiwa kwenye sahani za kuendeshea umeme, ndivyo nishati ya umeme ya kapita ya kapita yanavyoongezeka. Kwa hivyo, kadiri nishati ya umeme ya kapita ya kapita ya umeme inavyoongezeka, ndivyo uwezo wake unavyoongezeka. Kulingana na tathmini hii, inaweza kuhitimishwa kuwa uwezo wa kapita ya ...
- Umbali kati ya sahani mbili za kondakta
Mwendo wa elektroni husimama baada ya tofauti inayowezekana kati ya sahani mbili za kondakta kuwa sawa na tofauti inayowezekana kati ya nguzo mbili za betri. Chaji ya umeme kwenye sahani mbili za kondakta inawezaje kuongezeka? Njia moja ni kupunguza umbali kati ya kondakta mbili (punguza d). Wakati kondakta mbili zinaposogezwa pamoja, kiasi cha chaji ya umeme hubaki sawa ili uwanja wa umeme unaozalishwa na chaji ya umeme uwe na thamani isiyobadilika. Kulingana na mlinganyo V = E d, wakati uwanja wa umeme (E) ni thabiti, tofauti ya uwezo wa umeme (V) hupungua ikiwa umbali kati ya sahani mbili za kondakta umepunguzwa (d).
Tofauti inayowezekana kati ya sahani mbili za kuendeshea hupungua hadi iwe chini ya tofauti inayowezekana kati ya vituo viwili vya betri. Hii husababisha elektroni kusogea tena hadi chaji ya umeme kwenye kila sahani ya kuendeshea itakapoongezeka. Mwendo wa elektroni husimama mara tu tofauti inayowezekana kati ya sahani hizo mbili inapolingana na tofauti inayowezekana kati ya vituo viwili vya betri.
Wakati umbali kati ya sahani mbili za kondakta unapunguzwa, chaji ya umeme kwenye kila sahani huongezeka ili nishati ya uwezo wa umeme katika capacitor pia huongezeka. Ikiwa nishati ya uwezo wa umeme katika capacitor huongezeka, uwezo wa capacitor pia huongezeka. Ikiwa umbali umepunguzwa, chaji huongezeka ili uwezo wa umeme uongezeke, ikiwa umbali umeongezeka, chaji hupungua ili uwezo wa umeme upungue. Inaweza kuhitimishwa kuwa uwezo wa capacitor (C) ni kinyume na umbali kati ya sahani mbili za kondakta (d).
Mlinganyo wa uwezo kwa kipaza sauti cha sahani sambamba
Hapo awali, imeelezwa mambo yanayoathiri thamani ya uwezo wa capacitor ya sahani sambamba. Thamani ya uwezo inaweza kujulikana wazi kupitia hesabu kwa kutumia milinganyo. Katika makala kuhusu kubaini uwanja wa umeme kwa kutumia sheria ya Gauss, imejadiliwa fomula ya kuhesabu uwanja wa umeme karibu na sahani ya kondakta iliyochajiwa kwa umeme ni E = σ/ε o , ambapo σ = Q/A ili mlinganyo wa uwanja wa umeme ubadilike kuwa E = Q/A : ε o = Q/A x 1/ε o = Q/Aε o . Mlinganyo wa uwezo wa umeme ni V = E d, ambapo E = Q/Aε o ili mlinganyo ubadilike kuwa V = Qd/Aε o . Mlinganyo wa uwezo ni C = Q/V, ambapo V = Qd/Aε o ili mlinganyo wa uwezo ubadilike kuwa C = Q : Qd/Aε o = Q x Aε o /Qd = Aε o /d.
Kulingana na mlinganyo wa uwezo C = A ε o / d inaweza kuhitimishwa kuwa uwezo (C) ni sawia na eneo la uso (A) na ni sawia kinyume na umbali (d) kati ya sahani mbili za kondakta.
Maelezo ya fomula: E = uwanja wa umeme, σ = msongamano wa chaji, ε o = upenyezaji wa nafasi tupu = 8,85 x 10 -12 F/m, Q = chaji ya umeme, A = eneo la uso wa bamba la kondakta, V = tofauti ya uwezo wa umeme.
