Ufafanuzi wa kipaza sauti cha sahani sambamba
Kifaa cha kupokezana cha bamba sambamba ni kifaa cha kupokezana chenye bamba mbili za kondakta sambamba, kila bamba likiwa na eneo sawa la sehemu mtambuka (A) na bamba mbili zilizotenganishwa na umbali fulani (d), kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro kushoto. Moja ya bamba za kondakta imechajiwa vyema (+Q) huku bamba lingine la kondakta likiwa limechajiwa vibaya (-Q), ambapo kiasi cha malipo ya umeme kwenye kila bamba ni sawa. Ili chaji isisogee kwenye molekuli ya hewa, kipaza sauti hutengwa kutoka kwa mazingira, na kati ya bamba hizo mbili, kuna utupu.
Tofauti katika aina za chaji za umeme katika sahani zote mbili za kondakta huunda uwanja wa umeme na tofauti ya uwezo wa umeme kati ya sahani hizo mbili. Bamba lenye chaji chanya lina uwezo wa juu wa umeme, huku bamba lenye chaji hasi likiwa na uwezo wa chini wa umeme. Kama ilivyoelezwa katika mada ya uwezo wa umeme, ikiwa kuna tofauti ya uwezo wa umeme kati ya sahani mbili za capacitor, kuna nishati ya uwezo wa umeme katika capacitor. Nishati ya uwezo wa umeme iliyohifadhiwa katika capacitors ina matumizi mengi.
Mambo yanayoathiri uwezo wa capacitor ya sahani sambamba
Kifaa cha kuchajia mwanzoni hakijachajiwa kwa umeme au hakina upande wowote wa umeme. Ili kuchajiwa, kuchajia kifaa cha kuchajia hufanywa kwa kuunganisha kifaa na chanzo cha volteji kama vile betri kwa kutumia kebo. Moja ya sahani za kondakta imeunganishwa kwenye nguzo chanya ya betri, huku sahani nyingine ya kondakta ikiunganishwa kwenye nguzo hasi ya betri.
Kumbuka kwamba chaji kama hizo hurudishana nyuma, huku chaji tofauti zikivutiana. Elektroni zina chaji hasi na ni rahisi kusogea kwa sababu ziko kwenye uso wa atomi, ilhali protoni zina chaji chanya na haziwezi kusogea kwa sababu ziko kwenye kiini cha atomi. Ikiwa bamba la kondakta lina protoni nyingi kuliko elektroni, bamba lina chaji chanya, kinyume chake, ikiwa idadi ya elektroni ni kubwa kuliko protoni, bamba lina chaji hasi.
Baada ya capacitor kuunganishwa na betri, nguzo chanya ya betri huchajiwa vyema. Ili ivute elektroni kutoka kwenye bamba la kondakta, huku nguzo hasi ya betri ikichajiwa vibaya ili ikatae elektroni kwenye bamba la kondakta. Uhamishaji wa umeme kati ya betri na bamba la kondakta husababisha bamba la kondakta kupoteza elektroni zinazochajiwa vyema, na bamba la kondakta hupokea elektroni zinazochajiwa vibaya. Mwendo wa elektroni husimama baada ya tofauti ya uwezo wa umeme kati ya bamba mbili za kondakta kuwa sawa na tofauti ya uwezo wa umeme kati ya nguzo mbili za betri.
Kazi ya kipaza sauti kuhifadhi chaji ya umeme na nishati ya uwezo wa umeme . Ukubwa wa uwezo wa kipaza sauti kuhifadhi chaji ya umeme na nishati ya uwezo wa umeme huitwa uwezo. Kadiri umeme unavyohifadhiwa, nishati ya uwezo wa umeme inayohifadhiwa pia ni kubwa zaidi, ndivyo uwezo wa kipaza sauti unavyoongezeka. Ni mambo gani yanayoathiri uwezo wa kipaza sauti cha sahani sambamba?
Eneo la uso wa sahani ya kondakta
Kapicha ya sahani sambamba huhifadhi chaji ya umeme kwenye bamba la kondakta. Ikiwa eneo la uso wa bamba ni dogo basi chaji kidogo ya umeme huhifadhiwa, vinginevyo ikiwa eneo la uso wa bamba ni kubwa basi chaji nyingi ya umeme huhifadhiwa. Kadiri chaji nyingi za umeme zinavyohifadhiwa kwenye bamba la kondakta, ndivyo nishati ya uwezo wa umeme inayomilikiwa na kapicha inavyokuwa kubwa. Kwa hivyo, kadiri nishati ya uwezo wa umeme ya kapicha inavyokuwa kubwa, ndivyo uwezo wa kapicha unavyokuwa mkubwa. Kulingana na tathmini hii, inaweza kuhitimishwa kuwa uwezo wa kapicha (C) unalingana na eneo la uso wa bamba la kondakta (A).
Umbali kati ya sahani mbili za kondakta
Uhamisho wa elektroni husimama baada ya tofauti inayowezekana kati ya sahani mbili za kondakta kuwa sawa na tofauti inayowezekana kati ya nguzo mbili za betri. Unawezaje kuongeza chaji ya umeme kwenye sahani zote mbili za kondakta? Njia moja ni kupunguza umbali kati ya kondakta mbili (kupunguza d). Wakati kondakta mbili zinapoletwa karibu, kiasi cha chaji ya umeme hubaki ili uwanja wa umeme unaozalishwa na chaji ya umeme uwe thabiti. 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 hupungua (d).
Tofauti inayowezekana kati ya sahani mbili za kondakta hupunguzwa ili iwe ndogo kuliko tofauti inayowezekana kati ya nguzo mbili za betri. Hii husababisha uhamishaji wa elektroni tena hadi chaji ya umeme ya kila sahani ya kondakta iongezeke. Uhamishaji wa elektroni husimama baada ya tofauti inayowezekana kati ya sahani mbili ni sawa na tofauti inayowezekana kati ya nguzo mbili za betri.
Wakati umbali kati ya sahani mbili za kondakta unapunguzwa, chaji ya umeme kwenye kila sahani huongezeka ili nishati ya uwezo wa umeme ya capacitor pia iongezeke. Ikiwa nishati ya uwezo wa umeme ya capacitor inaongezeka, uwezo wa capacitor pia huongezeka. Ikiwa umbali unapunguzwa, chaji huongezeka ili uwezo uongezeke, wakati umbali unaongezeka, chaji hupungua ili uwezo upungue. Inaweza kuhitimishwa kuwa uwezo wa capacitor (C) ni kinyume na umbali kati ya sahani mbili za kondakta (d).
Mlinganyo wa uwezo wa capacitor ya sahani sambamba
Hapo awali, mambo yanayoathiri uwezo wa capacitors za sahani sambamba yameelezwa. Thamani ya uwezo inaweza kujulikana wazi kupitia hesabu kwa kutumia mlinganyo. Katika mada kuhusu kubaini uwanja wa umeme kwa kutumia sheria ya Gauss, fomula ya kuhesabu uwanja wa umeme karibu na bamba la kondakta linalochajiwa kwa umeme ni E = σ / εo, ambapo σ = Q / A ili mlinganyo wa uwanja wa umeme ubadilike kuwa E = Q/A: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoMlinganyo wa uwezo wa umeme ni V = E d, ambapo E = Q / A εo ili mlinganyo ubadilike kuwa V = Q d / A εoMlinganyo wa uwezo ni C = Q/V, ambapo V = Q d / A εo ili mlinganyo wa uwezo ubadilike kuwa C = Q: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo / 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.
E = uwanja wa umeme, σ = msongamano wa chaji, ε o = kibali cha utupu = 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.
