Таърифи иқтидори конденсаторҳо
Як стакани хурд метавонад каме об дошта бошад, дар ҳоле ки як стакани калон метавонад оби бештар дошта бошад. Ҳар қадар ҳаҷми шиша калонтар бошад, ҳамон қадар об метавонад бештар бошад. Пас, ҳар як стакан иқтидор ё андозаи қобилияти нигоҳ доштани обро дорад. Мисли шиша, конденсаторҳо инчунин метавонанд зарядҳои барқӣ ва энергияи потенсиали барқро нигоҳ доранд. Иқтидори конденсатор барои нигоҳ доштани заряди барқӣ ва энергияи потенсиали барқ иқтидор номида мешавад.
Омилҳое, ки ба иқтидор таъсир мерасонанд
Андозаи қобилияти шиша барои нигоҳ доштани об аз ҳаҷми шиша муайян карда мешавад. Дар бораи конденсаторҳо чӣ гуфтан мумкин аст, андозаи қобилияти конденсаторро барои нигоҳ доштани заряди барқӣ чӣ муайян мекунад?
Дар расми паҳлӯ конденсатори оддӣ нишон дода шудааст, ки аз пластинаҳои ду ноқилӣ иборат аст, ки бо масофаи муайян ҷудо шудаанд. Пеш аз пайваст шудан ба манбаи шиддат, ба монанди батарея, ду пластина барқӣ нестанд. Сипас, яке аз пластинаҳо ба қутби мусбати батарея ва пластинаи дигар ба қутби манфии батарея бо истифода аз кабел пайваст карда мешавад.
Пас аз пайваст шудан ба қутби мусбати батарея, заряди мусбати батарея электронҳои заряди манфиро дар пластина ҷалб мекунад, то ки электронҳо ба қутби мусбати батарея ҳаракат кунанд. Ин боиси норасоии электронҳо (заряди манфӣ) ва протонҳои зиёдатӣ (заряди мусбат) дар пластинаҳо мегардад, ки боиси заряди мусбат мегардад.
Пас аз пайваст шудан ба қутби манфии батарея, заряди мусбати пластина электронҳои заряди манфии қутби манфии батареяро ҷалб мекунад, то ки электронҳо ба пластина ҳаракат кунанд. Ин боиси аз ҳад зиёд бор кардани пластина аз электронҳо мегардад, ки дар натиҷа пластина заряди манфӣ мегирад. Раванди ҳаракати электронҳо байни пластинаҳо ва батареяҳо пас аз он ки фарқи потенсиал байни ду пластина ба фарқи потенсиал байни ду қутби батарея баробар мешавад, қатъ мешавад.
Чӣ тавр заряди электрикиро дар ҳарду лавҳаи ноқил зиёд кардан мумкин аст? Ба ибораи дигар, барои интиқоли электронҳо ба қутби мусбати батарея ва аз он чӣ кор кардан лозим аст? Ҷойивазкунии электронҳо танҳо вақте рух медиҳад, ки фарқи потенсиали электрикӣ байни ду қутби батарея аз фарқи потенсиали электрикӣ байни ду ноқил зиёдтар бошад. Барои он ки электрон дубора ҳаракат кунад, то заряди электрикӣ дар ҳар як лавҳаи ноқил афзоиш ёбад, батареяи истифодашуда бо манбаи дигари шиддат иваз карда мешавад, ки фарқи потенсиали электрикӣ дорад. Ҷойивазкунии электронҳо вақте қатъ мешавад, ки фарқи потенсиал дар манбаи шиддат ба фарқи потенсиали конденсатор баробар бошад. Аз ин рӯ, агар фарқи потенсиал дар манбаи шиддат аз ... зиёдтар бошад, фарқи потенсиали конденсатор низ зиёдтар аст.
Бар асоси баррасии дар боло зикршуда, метавон хулоса кард, ки ҳар қадар заряди электрикӣ дар ҳар як лавҳаи ноқил зиёд бошад, ҳамон қадар фарқи потенсиали электрикӣ байни ду лавҳаи ноқил зиёд мешавад. Пас, заряди электрикӣ (Q) ба фарқи потенсиали электрикӣ (V) мутаносиб аст. Робитаи байни заряди электрикӣ ва фарқи потенсиали электрикӣ дар муқоисаи зерин баён карда мешавад:
Q α V
Муқоисаҳои дар боло овардашуда бо илова кардани доимии C ба муодилаҳо табдил дода мешаванд:
Q = CV ё C = Q / V
Q = заряди барқӣ (Кулон), V = фарқи потенсиал ё шиддати барқӣ (Волт), C = доимӣ, ки иқтидори конденсатор номида мешавад.
Қимати иқтидор на аз заряди барқӣ ва шиддати барқӣ, балки аз шакл ва андозаи пластинаи ноқил вобаста аст. Исботи математикии он, ки иқтидор аз шакл ва андозаи пластинаи ноқил вобаста аст, дар мавзӯи конденсатори пластинаи мувозӣ шарҳ дода шудааст. Дар ин мавзӯъ, фарз карда мешавад, ки байни ду ноқил вакуум вуҷуд дорад.
Иқтидори конденсатор инчунин аз хусусияти маводе, ки байни ду лавҳаи ноқил ҷойгир аст, вобаста аст. Маводе, ки байни ду лавҳаи ноқил ҷойгир аст, диэлектрик номида мешавад. Иқтидори конденсаторҳое, ки диэлектрик доранд, дар мавзӯи доимиҳои диэлектрикӣ муфассал баррасӣ мешавад.
Воҳиди иқтидор
Воҳиди заряди барқӣ Кулон ва воҳиди фарқи потенсиалҳои барқӣ Волт аст, ки ин ба муодилаи иқтидори дар боло овардашуда асос ёфтааст. Воҳиди иқтидор Кулон ба як Вольт (C/V) аст, ки онро Фарад (F) низ меноманд, ки аз номи олими бритониёӣ Майкл Фарадей (1791-1867) гирифта шудааст. Пас, 1 Фарад = 1 Кулон/Вольт.
Фарз мекунем, ки конденсаторе, ки арзиши 2 Фарад дорад, маънои онро дорад, ки конденсатор заряди электрикии +2 Кулонро дар яке аз лавҳаҳои ноқил ва -2 Кулонро дар лавҳаи ноқили дигар нигоҳ медорад. Дар ин ҷо ду лавҳаи ноқил фарқи потенсиалҳои 1 Вольт доранд. Агар батареяи 12 Вольт ба конденсатор пайваст бошад, яке аз лавҳаҳои ноқили барқӣ Q = CV = (2) (12 Вольт) = +24 Кулон аст, дар ҳоле ки лавҳаи ноқили дигар -24 Кулон аст.
Лутфан қайд кунед, ки Фарад як воҳиди бузурги иқтидор аст, аз ин рӯ он одатан ҳамчун воҳиди хурдтар истифода мешавад, яъне микрофарад бо ихтисораи μF (10 -6 Фарад ) ё пикофарад бо ихтисораи pF (10 -12 Фарад). Ҳисобҳои математикӣ барои нишон додани он, ки Фарад як воҳиди бузург аст, дар мавзӯи конденсатори пластинаи параллелӣ баррасӣ шудаанд.
