Таърифи конденсатори пластинкаи параллелӣ
Конденсатори пластинкаи параллелӣ конденсаторест, ки аз ду пластинкаи параллелӣ ё пластинкаҳои ноқилӣ иборат аст, ки ҳар як пластинка дорои масоҳати буриши якхела (A) ва ду пластинка бо масофаи муайян (d) ҷудо шудаанд, чунон ки дар расми чап нишон дода шудааст. Дар ин мақола, фарз мекунем, ки ду пластинкаи ноқилӣ аз ҷониби вакуум ҷудо карда шудаанд. Дар расм, яке аз пластинкаҳои ноқилӣ заряди мусбат (+Q) дорад, дар ҳоле ки пластинкаи дигари ноқилӣ заряди манфӣ дорад (-Q), ки дар он миқдори заряди электрикӣ дар ҳар як пластинка якхела аст.
Тафовути заряди электрикӣ байни ду лавҳаи гузаронанда майдони электрикӣ ва фарқи потенсиалҳоро байни онҳо ба вуҷуд меорад. Лавҳаи зарядноки мусбат потенсиали баландтар дорад, дар ҳоле ки лавҳаи зарядноки манфӣ потенсиали пасттар дорад. Тавре ки дар мақола дар бораи потенсиали электрикӣ шарҳ дода шудааст , агар байни ду лавҳаи конденсатор фарқияти потенсиал вуҷуд дошта бошад, дар конденсатор энергияи потенсиали электрикӣ мавҷуд аст. Энергияи потенсиали электрикӣ, ки дар конденсатор нигоҳ дошта мешавад, истифодаи зиёд дорад.
Омилҳое, ки ба иқтидори конденсатори пластинкаи параллелӣ таъсир мерасонанд
Конденсаторҳо дар аввал бе заряднок ё аз ҷиҳати барқӣ бетараф мебошанд. Барои пур кардани онҳо, онҳо бо пайваст кардани онҳо ба манбаи шиддат, ба монанди батарея, бо истифода аз кабелҳо пур карда мешаванд. Як лавҳаи ноқил ба терминали мусбати батарея ва дар ҳоле ки лавҳаи ноқили дигар ба терминали манфӣ пайваст карда шудааст.
Дар хотир доред, ки зарядҳои монанд тела медиҳанд, дар ҳоле ки зарядҳои баръакс ҷалб мешаванд. Электронҳо заряди манфӣ доранд ва ба осонӣ ҳаракат мекунанд, зеро онҳо дар сатҳи атом ҷойгиранд, дар ҳоле ки протонҳо заряди мусбат доранд ва наметавонанд ҳаракат кунанд, зеро онҳо дар ядро ҷойгиранд. Агар шумораи протонҳо дар лавҳаи гузаронанда аз шумораи электронҳо зиёд бошад, лавҳа заряди мусбат дорад. Баръакс, агар шумораи электронҳо аз шумораи протонҳо зиёд бошад, лавҳа заряди манфӣ дорад.
Пас аз пайваст кардани конденсатор ба батарея, қутби мусбати батарея заряди мусбат мегирад ва электронҳоро аз лавҳаи ноқил ҷалб мекунад, дар ҳоле ки қутби манфии батарея заряди манфӣ мегирад ва электронҳоро ба лавҳаи ноқил тела медиҳад. Интиқоли электронҳо байни батарея ва лавҳаи ноқил боиси заряди мусбати лавҳаи ноқиле мегардад, ки электронҳоро аз даст медиҳад ва лавҳаи ноқиле, ки электронҳоро қабул мекунад, заряди манфӣ мегирад. Интиқоли электронҳо вақте қатъ мешавад, ки фарқи потенсиали электрикӣ байни ду лавҳаи ноқил ба фарқи потенсиали электрикӣ байни ду терминали батарея баробар бошад.
Конденсаторҳо заряди электрикӣ ва энергияи потенсиалиро нигоҳ медоранд . Андозаи қобилияти конденсатор барои нигоҳ доштани заряди электрикӣ ва энергияи потенсиалӣ сиғим номида мешавад. Ҳар қадар заряди электрикии нигоҳдошташуда зиёд бошад, энергияи потенсиалӣ ва сиғим ҳамон қадар зиёд мешавад. Кадом омилҳо ба сиғими конденсатори пластинаи параллелӣ таъсир мерасонанд?
– Масоҳати сатҳи плитаи ноқил
Конденсаторҳои пластинаи параллелӣ заряди электрикиро дар пластинаҳои ноқилӣ нигоҳ медоранд. Масоҳати хурди сатҳи пластина маънои онро дорад, ки заряди кам нигоҳ дошта мешавад; масоҳати калони сатҳи пластина маънои онро дорад, ки заряди калон нигоҳ дошта мешавад. Ҳар қадар заряди бештар дар пластинаҳои ноқилӣ нигоҳ дошта шавад, ҳамон қадар энергияи потенсиали электрикии конденсатор зиёдтар мешавад. Аз ин рӯ, ҳар қадар энергияи потенсиали электрикии конденсатор зиёдтар бошад, иқтидори он ҳамон қадар зиёдтар мешавад. Бар асоси ин баррасӣ, метавон хулоса кард, ки иқтидори конденсатор (C) ба масоҳати сатҳи пластинаҳои ноқилӣ (A) мутаносиб аст.
– Масофа байни ду лавҳаи ноқилӣ
Ҳаракати электронҳо пас аз он ки фарқи потенсиал байни ду лавҳаи ноқил ба фарқи потенсиал байни ду қутби батарея баробар шавад, қатъ мешавад. Чӣ тавр заряди электрикӣ дар ду лавҳаи ноқил метавонад зиёд шавад? Як роҳ кам кардани масофаи байни ду ноқил (кам кардани d) мебошад. Вақте ки ду ноқил ба ҳам наздик карда мешаванд, миқдори заряди электрикӣ доимӣ боқӣ мемонад, то майдони электрикии аз ҷониби заряди электрикӣ ба вуҷуд омада арзиши доимӣ дошта бошад. Бар асоси муодилаи V = E d, вақте ки майдони электрикӣ (E) доимӣ аст, фарқи потенсиали электрикӣ (V) дар сурати кам шудани масофаи байни ду лавҳаи ноқил (d) кам мешавад.
Фарқи потенсиал байни ду лавҳаи гузаронанда то он даме, ки аз фарқи потенсиал байни ду терминали батарея камтар шавад, кам мешавад. Ин боиси он мегардад, ки электронҳо дубора ҳаракат кунанд, то он даме, ки заряди электрикӣ дар ҳар як лавҳаи гузаронанда зиёд шавад. Ҳаракати электронҳо вақте қатъ мешавад, ки фарқи потенсиал байни ду лавҳа ба фарқи потенсиал байни ду терминали батарея баробар шавад.
Вақте ки масофа байни ду лавҳаи ноқил кам мешавад, заряди электрикӣ дар ҳар як лавҳа зиёд мешавад, ки энергияи потенсиали электрикӣ дар конденсатор низ зиёд мешавад. Агар энергияи потенсиали электрикӣ дар конденсатор зиёд шавад, иқтидори конденсатор низ зиёд мешавад. Агар масофа кам шавад, заряд зиёд мешавад, ки иқтидор зиёд мешавад, агар масофа зиёд шавад, заряд кам мешавад, ки иқтидор кам мешавад. Хулоса кардан мумкин аст, ки иқтидори конденсатор (C) ба масофаи байни ду лавҳаи ноқил (d) мутаносиби баръакс аст.
Муодилаи иқтидор барои конденсатори табақаи параллелӣ
Қаблан, чизҳое, ки ба арзиши иқтидори конденсатори пластинаи параллелӣ таъсир мерасонанд, шарҳ дода шуда буданд. Арзиши иқтидорро тавассути ҳисобҳо бо истифода аз муодилаҳо ба таври возеҳ донистан мумкин аст. Дар мақола дар бораи муайян кардани майдони электрикӣ бо истифода аз қонуни Гаусс, формулаи ҳисоб кардани майдони электрикӣ дар наздикии пластинаи ноқили барқӣ E = σ/εo , ки дар он σ = Q/A аст, то ки муодилаи майдони электрикӣ ба E = Q/A тағйир ёбад: ε o = Q/A x 1/ε o = Q/Aε o . Муодилаи потенсиали электрикӣ V = E d аст, ки дар он E = Q/Aε o аст, то ки муодила ба V = Qd/Aε o тағйир ёбад . Муодилаи иқтидор C = Q/V аст, ки дар он V = Qd/Aε o аст , то ки муодилаи иқтидор ба C = Q тағйир ёбад: Qd/Aε o = Q x Aε o /Qd = Aε o /d.
Бар асоси муодилаи иқтидор C = A ε o / d хулоса баровардан мумкин аст, ки иқтидор (C) ба масоҳати сатҳ (A) мутаносиб ва ба масофа (d) байни ду лавҳаи ноқил мутаносиб аст.
Тавсифи формула: E = майдони электрикӣ, σ = зичии заряд, ε = диэлектрикии фазои холӣ = 8,85 x 10 -12 F/m, Q = заряди электрикӣ, A = масоҳати сатҳи лавҳаи ноқил, V = фарқи потенсиалҳои электрикӣ.
