Kahulugan ng Kapasidad ng mga kapasitor
Ang isang maliit na baso ay maaaring maglaman ng kaunting tubig, habang ang isang malaking baso ay maaaring maglaman ng mas maraming tubig. Kung mas malaki ang volume ng baso, mas maraming tubig ang maaaring maglaman. Kaya, ang bawat baso ay may kapasidad o laki ng kakayahang maglaman ng tubig. Tulad ng salamin, ang mga capacitor ay maaari ring mag-imbak ng mga electrical charge at electrical potential energy. Ang kapasidad ng capacitor na mag-imbak ng electrical charge at electrical potential energy ay tinatawag na capacitance.
Mga salik na nakakaapekto sa kapasidad
Ang laki ng kakayahan ng salamin na maglaman ng tubig ay natutukoy ng volume nito. Paano naman ang mga capacitor, ano ang nagtatakda sa laki ng kakayahan ng capacitor na mag-imbak ng karga ng kuryente?
Ang pigura sa gilid ay nagpapakita ng isang simpleng kapasitor na binubuo ng mga platong may dalawang konduktor na pinaghihiwalay ng isang tiyak na distansya. Bago ikonekta sa isang pinagmumulan ng boltahe, tulad ng baterya, ang dalawang plato ay hindi kinakargahan ng kuryente. Pagkatapos, ang isa sa mga plato ay ikinokonekta sa positibong polo ng baterya at ang isa pang plato ay ikinokonekta sa negatibong polo ng baterya gamit ang isang kable.
Pagkatapos kumonekta sa positibong polo ng baterya, ang positibong karga sa baterya ay humihila ng mga negatibong karga na electron sa plato kaya't ang mga electron ay lumipat sa positibong polo ng baterya. Ito ay nagiging sanhi ng kakulangan ng mga electron (negatibong karga) at labis na mga proton (positibong karga) sa mga plato kaya't ang mga plato ay nagiging positibong karga.
Matapos itong maikonekta sa negatibong polo ng baterya, ang positibong karga sa plato ay umaakit ng mga negatibong karga na elektron sa negatibong polo ng baterya kaya't ang mga elektron ay lumipat patungo sa plato. Ito ay nagiging sanhi ng labis na pag-overload ng plato sa mga elektron kaya't ang plato ay nagiging negatibong karga. Ang proseso ng paggalaw ng mga elektron sa pagitan ng mga plato at baterya ay humihinto kapag ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang plato ay katumbas ng potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang polo ng baterya.
Paano mo madaragdagan ang karga ng kuryente sa parehong plato ng konduktor? Sa madaling salita, ano ang dapat gawin upang maglipat ng mga electron papunta at mula sa positibong polo ng baterya? Ang pag-alis ng elektron ay nangyayari lamang kapag ang pagkakaiba ng potensyal ng kuryente sa pagitan ng dalawang polo ng baterya ay mas malaki kaysa sa pagkakaiba ng potensyal ng kuryente sa pagitan ng dalawang konduktor. Upang muling gumalaw ang elektron at tumaas ang karga ng kuryente sa bawat plato ng konduktor, ang bateryang ginagamit ay pinapalitan ng isa pang pinagmumulan ng boltahe na may mas malaking pagkakaiba ng potensyal ng kuryente. Ang pag-alis ng mga electron ay humihinto kapag ang pagkakaiba ng potensyal sa pinagmumulan ng boltahe ay katumbas ng pagkakaiba ng potensyal ng kapasitor. Samakatuwid, kung ang pagkakaiba ng potensyal sa pinagmumulan ng boltahe ay mas malaki kaysa sa, ang pagkakaiba ng potensyal ng kapasitor ay mas malaki rin.
Batay sa nabanggit na pagsusuri, mahihinuha na mas malaki ang karga ng kuryente na nakaimbak sa bawat plato ng konduktor, mas malaki ang pagkakaiba ng potensyal na elektrikal sa pagitan ng dalawang plato ng konduktor. Kaya, ang karga ng kuryente (Q) ay proporsyonal sa pagkakaiba ng potensyal na elektrikal (V). Ang ugnayan sa pagitan ng karga ng kuryente at pagkakaiba ng potensyal na elektrikal ay nakasaad sa sumusunod na paghahambing:
QαV
Ang mga paghahambing sa itaas ay kino-convert sa mga equation sa pamamagitan ng pagdaragdag ng constant na C:
Q = CV o C = Q / V
Q = karga de-kuryente (Coulomb), V = pagkakaiba o boltahe ng potensyal na elektrikal (Volt), C = konstante na tinatawag na kapasidad ng kapasitor.
Ang halaga ng kapasidad ay hindi nakadepende sa kargadong elektrikal at boltaheng elektrikal, kundi nakadepende sa hugis at laki ng plato ng konduktor. Ang patunay sa matematika na ang kapasidad ay nakadepende sa hugis at laki ng plato ng konduktor ay ipinaliwanag sa paksa ng kapasitor ng parallel plate. Sa paksang ito, ipinapalagay na mayroong vacuum sa pagitan ng dalawang konduktor.
Ang kapasidad ng isang kapasitor ay nakadepende rin sa uri ng materyal na nasa pagitan ng dalawang plato ng konduktor. Ang materyal na nasa pagitan ng dalawang plato ng konduktor ay tinatawag na dielectric. Ang kapasidad ng mga kapasitor na may mga dielectric ay tinalakay nang malaliman sa paksang dielectric constants.
Yunit ng kapasidad
Ang yunit ng karga ng kuryente ay Coulomb at ang yunit ng pagkakaiba ng potensyal na kuryente ay Volt, kaya batay ito sa ekwasyon ng kapasidad sa itaas. Ang yunit ng kapasidad ay Coulomb bawat Volt (C/V), na tinatawag ding Farad (F) na nagmula sa pangalan ng siyentipikong British na si Michael Faraday (1791-1867). Kaya, 1 Farad = 1 Coulomb/Volt.
Ipagpalagay na ang isang kapasitor na may halagang 2 Farad ay nangangahulugan na ang kapasitor ay nag-iimbak ng kargadong elektrikal na +2 Coulomb sa isa sa mga conductor plate at -2 Coulomb sa kabilang conductor plate. Kung saan ang dalawang conductor plate ay may potensyal na pagkakaiba na 1 Volt. Kung ang 12 Volt na baterya ay konektado sa capacitor, ang isa sa mga electrically charged conductor plate ay Q = CV = (2) (12 Volts) = +24 Coulomb habang ang isa pang conductor plate ay -24 Coulomb.
Pakitandaan na ang Farad ay isang malaking yunit ng capacitance kaya karaniwan itong ginagamit bilang isang mas maliit na yunit, katulad ng microfarad na pinaikling μF (10-6 Farad ) o picofarad na pinaikling pF ( 10-12 Farad). Ang mga kalkulasyon sa matematika ay nagpapakita na ang Farad ay isang higanteng yunit, na tinalakay sa paksa ng parallel plate capacitor.
