Таърифи конденсатори пластинкаи параллелӣ
Конденсатори пластинкаи параллелӣ конденсаторест, ки аз ду пластинкаи ноқили параллелӣ иборат аст, ки ҳар як пластинка масоҳати буриши баробар (A) дорад ва ду пластинка, ки бо масофаи муайян (d) ҷудо шудаанд, тавре ки дар расми чап нишон дода шудааст. Яке аз пластинкаҳои ноқилӣ заряди мусбат (+Q) дорад, дар ҳоле ки пластинкаи ноқили дигар заряди манфӣ дорад (-Q), ки дар он миқдори заряди барқ дар ҳар як лавҳа баробар аст. Барои он ки заряд ба молекулаи ҳаво ҳаракат накунад, конденсатор аз муҳит ҷудо карда шудааст ва байни ду лавҳа вакуум вуҷуд дорад.
Тафовут дар намудҳои зарядҳои электрикӣ дар ҳарду лавҳаи ноқил майдони электрикӣ ва фарқи потенсиалҳои электрикиро байни ду лавҳа ба вуҷуд меорад. Лавҳаи зарядноки мусбат дорои потенсиали электрикии баландтар аст, дар ҳоле ки лавҳаи зарядноки манфӣ дорои потенсиали электрикии пасттар аст. Тавре ки дар мавзӯи потенсиали электрикӣ шарҳ дода шудааст, агар байни ду лавҳаи конденсатор фарқияти потенсиалҳои электрикӣ вуҷуд дошта бошад, дар конденсатор энергияи потенсиали электрикӣ мавҷуд аст. Энергияи потенсиали электрикӣ, ки дар конденсаторҳо нигоҳ дошта мешавад, истифодаи зиёд дорад.
Омилҳое, ки ба иқтидори конденсатори пластинкаи параллелӣ таъсир мерасонанд
Дар аввал конденсатор аз ҷиҳати барқӣ заряднок ё аз ҷиҳати барқӣ бетараф нест. Барои заряднок шудан, конденсатор бо роҳи пайваст кардани конденсатор бо манбаи шиддат, ба монанди батарея, тавассути кабел, пур карда мешавад. Яке аз лавҳаҳои ноқил ба қутби мусбати батарея ва лавҳаи ноқили дигар ба қутби манфии батарея пайваст карда шудааст.
Дар хотир доред, ки зарядҳои монанд якдигарро тела медиҳанд, дар ҳоле ки зарядҳои гуногун якдигарро ҷалб мекунанд. 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 ядрои атом ҷойгиранд. Агар пластинаи ноқил протонҳои бештар аз электронҳо дошта бошад, пластина заряди мусбат дорад, баръакс, агар шумораи электронҳо аз протонҳо зиёд бошад, пластина заряди манфӣ дорад.
Пас аз пайваст кардани конденсатор ба батарея, қутби мусбати батарея мусбат заряднок мешавад. Ҳамин тариқ, он электронҳоро аз лавҳаи ноқил мекашад, дар ҳоле ки қутби манфии батарея манфӣ заряднок мешавад, то электронҳоро ба лавҳаи ноқил рад кунад. Ҷойивазкунии барқ байни батарея ва лавҳаи ноқил боиси аз даст додани электронҳои мусбат заряднок аз лавҳаи ноқил мегардад ва лавҳаи ноқил электронҳои манфӣ заряднокшударо қабул мекунад. Ҳаракати электронҳо пас аз он қатъ мешавад, ки фарқи потенсиали электрикӣ байни ду лавҳаи ноқил ба фарқи потенсиали электрикӣ байни ду қутби батарея баробар бошад.
Функсияи конденсатор барои нигоҳ доштани заряди электрикӣ ва энергияи потенсиали электрикӣ . Андозаи қобилияти конденсатор барои нигоҳ доштани заряди электрикӣ ва энергияи потенсиали электрикӣ сиғим номида мешавад. Ҳар қадар нерӯи барқ бештар захира карда шавад, энергияи потенсиали электрикӣ низ зиёдтар аст ва сиғими конденсатор ҳамон қадар зиёдтар аст. Кадом омилҳо ба сиғими конденсатори пластинаи параллелӣ таъсир мерасонанд?
Масоҳати сатҳи плитаи ноқил
Конденсатори пластинаи мувозӣ заряди электрикиро дар пластинаи ноқил нигоҳ медорад. Агар масоҳати сатҳи пластина хурд бошад, пас заряди электрикии каме нигоҳ дошта мешавад, дар акси ҳол, агар масоҳати сатҳи пластина калон бошад, пас заряди электрикии зиёде нигоҳ дошта мешавад. Ҳар қадар зарядҳои электрикии дар пластинаи ноқил нигоҳдошташуда зиёдтар бошанд, ҳамон қадар энергияи потенсиали электрикии конденсатор зиёдтар аст. Пас, ҳар қадар энергияи потенсиали электрикии конденсатор зиёдтар бошад, иқтидори конденсатор ҳамон қадар зиёдтар аст. Бар асоси ин баррасӣ, метавон хулоса кард, ки иқтидори конденсатор (C) ба масоҳати сатҳи пластинаи ноқил (A) мутаносиб аст.
Масофаи байни ду лавҳаи ноқилӣ
Интиқоли электронҳо пас аз он қатъ мешавад, ки фарқи потенсиал байни ду лавҳаи ноқил ба фарқи потенсиал байни ду қутби батарея баробар шавад. Чӣ тавр заряди электрикиро дар ҳарду лавҳаи ноқил зиёд кардан мумкин аст? Як роҳ кам кардани масофаи байни ду ноқил (кам кардани d) мебошад. Вақте ки ду ноқил наздик карда мешаванд, миқдори заряди электрикӣ боқӣ мемонад, то майдони электрикии аз ҷониби заряди электрикӣ ба вуҷуд омада собит бошад. Бар асоси муодилаи V = E d, вақте ки майдони электрикӣ (E) доимӣ аст, фарқи потенсиали электрикӣ (V) кам мешавад, агар масофаи байни ду лавҳаи ноқил кам шавад (d).
Фарқи потенсиал байни ду лавҳаи ноқилӣ ба тавре кам карда мешавад, ки он аз фарқи потенсиал байни ду қутби батарея хурдтар аст. Ин боиси ҷойивазкунии электронҳо боз то он даме, ки заряди электрикии ҳар як лавҳаи ноқилӣ зиёд шавад, мегардад. Интиқоли электронҳо пас аз он ки фарқи потенсиал байни ду лавҳа ба фарқи потенсиал байни ду қутби батарея баробар шавад, қатъ мешавад.
Вақте ки масофа байни ду лавҳаи ноқил кам мешавад, заряди электрикӣ дар ҳар як лавҳа зиёд мешавад, ки энергияи потенсиалии электрикии конденсатор низ зиёд мешавад. Агар энергияи потенсиалии электрикии конденсатор зиёд шавад, иқтидори конденсатор низ зиёд мешавад. Агар масофа кам шавад, заряд зиёд мешавад, ки иқтидор зиёд мешавад, вақте ки масофа зиёд мешавад, 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 иқтидори конденсатори пластинкаи параллелӣ
Қаблан, чизҳое, ки ба иқтидори конденсаторҳои пластинкаи параллелӣ таъсир мерасонанд, шарҳ дода шуда буданд. Арзиши иқтидорро тавассути ҳисобҳо бо истифода аз муодила ба таври возеҳ фаҳмидан мумкин аст. Дар мавзӯъе дар бораи муайян кардани майдони электрикӣ бо истифода аз қонуни Гаусс, формулаи ҳисоб кардани майдони электрикӣ дар наздикии пластинкаи ноқили барқӣ E = σ / ε аст.o, ки дар он σ = Q / A бошад, то муодилаи майдони электрикӣ ба E = Q/A тағйир ёбад: εo = Q/A x 1/εo = Q / A εoМуодилаи потенсиали электрикӣ V = E d аст, ки дар он E = Q / A εo то ки муодила ба V = Q d / A ε тағйир ёбадoМуодилаи иқтидор C = Q/V аст, ки дар он V = Q d / A εo то ки муодилаи иқтидор ба C = Q тағйир ёбад: Q d / A εo = Q x A εo / Q d = A εo / д.
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.
E = майдони электрикӣ, σ = зичии заряд, ε = диэлектрикии вакуум = 8.85 x 10 -12 F/m, Q = заряди электрикӣ, A = масоҳати сатҳи лавҳаи ноқил, V = фарқи потенсиалҳои электрикӣ.
