Kondensatorlarning sig'imini aniqlash
Kichik stakanda ozgina suv bo'lishi mumkin, katta stakanda esa ko'proq suv bo'lishi mumkin. Stakan hajmi qanchalik katta bo'lsa, shuncha ko'p suv bo'lishi mumkin. Shunday qilib, har bir stakan suvni sig'dira oladigan sig'imga yoki o'lchamga ega. Shisha singari, kondensatorlar ham elektr zaryadlari va elektr potensial energiyasini saqlashi mumkin. Elektr zaryadi va elektr potensial energiyasini saqlash uchun kondensator sig'imi sig'im deb ataladi.
Sig'imga ta'sir qiluvchi omillar
Stakanning suvni sig'dira olish qobiliyatining kattaligi stakan hajmiga bog'liq. Kondensatorlar haqida nima deyish mumkin, kondensatorning elektr zaryadini saqlash qobiliyatining kattaligi nimaga bog'liq?
Yon tomondagi rasmda ma'lum masofada joylashgan ikkita o'tkazgichli plastinkalardan iborat oddiy kondensator ko'rsatilgan. Batareya kabi kuchlanish manbasiga ulanishdan oldin, ikkita plastinka elektr zaryadlanmaydi. Keyin plitalardan biri batareyaning musbat qutbiga, ikkinchi plastinka esa kabel yordamida batareyaning manfiy qutbiga ulanadi.
Batareyaning musbat qutbiga ulangandan so'ng, batareyadagi musbat zaryad plastinkaga manfiy zaryadlangan elektronlarni tortadi, natijada elektronlar batareyaning musbat qutbiga o'tadi. Bu plastinkalarda elektronlar (manfiy zaryad) va ortiqcha protonlar (musbat zaryad) yetishmasligiga olib keladi, natijada plitalar musbat zaryadlanadi.
Batareyaning manfiy qutbiga ulangandan so'ng, plastinkadagi musbat zaryad batareyaning manfiy qutbidagi manfiy zaryadlangan elektronlarni tortadi, natijada elektronlar plastinkaga o'tadi. Bu plastinkaning elektronlarni ortiqcha yuklashiga olib keladi, natijada plastinka manfiy zaryadlanadi. Plitalar va batareyalar o'rtasida elektronlarni harakatlantirish jarayoni ikki plastinka orasidagi potensiallar farqi ikkita batareya qutbi orasidagi potensiallar farqiga teng bo'lgandan keyin to'xtaydi.
Ikkala o'tkazgich plastinkasidagi elektr zaryadini qanday oshirish mumkin? Boshqacha qilib aytganda, elektronlarni batareyaning musbat qutbiga va undan o'tkazish uchun nima qilish kerak? Elektron siljishi faqat ikkita batareya qutbi orasidagi elektr potensiallar farqi ikki o'tkazgich orasidagi elektr potensiallar farqidan katta bo'lganda sodir bo'ladi. Elektron yana harakatlanishi uchun, ya'ni har bir o'tkazgich plastinkasidagi elektr zaryadi oshishi uchun ishlatiladigan batareya katta elektr potensiallar farqiga ega bo'lgan boshqa kuchlanish manbai bilan almashtiriladi. Elektronlarning siljishi kuchlanish manbasidagi potensiallar farqi kondensatorning potensiallar farqiga teng bo'lganda to'xtaydi. Shuning uchun, agar kuchlanish manbasidagi potensiallar farqi dan katta bo'lsa, kondensatorning potensiallar farqi ham katta bo'ladi.
Yuqoridagi sharhga asoslanib, har bir o'tkazgich plastinkasida saqlanadigan elektr zaryadi qanchalik katta bo'lsa, ikkita o'tkazgich plastinkasi orasidagi elektr potensiallari farqi shuncha katta bo'ladi degan xulosaga kelish mumkin. Demak, elektr zaryadi (Q) elektr potensiallari farqiga (V) mutanosibdir. Elektr zaryadi va elektr potensiallari farqi o'rtasidagi bog'liqlik quyidagi taqqoslashda ifodalanadi:
Q α V
Yuqoridagi taqqoslashlar C doimiysini qo'shish orqali tenglamalarga aylantiriladi:
Q = CV yoki C = Q / V
Q = elektr zaryadi (Kulon), V = elektr potensiallar farqi yoki kuchlanish (Volt), C = kondansatör sig'imi deb ataladigan doimiy.
Sig'im qiymati elektr zaryadi va elektr kuchlanishiga emas, balki o'tkazgich plastinkasining shakli va o'lchamiga bog'liq. Sig'imning o'tkazgich plastinkasining shakli va o'lchamiga bog'liqligining matematik isboti parallel plastinka kondensator mavzusida tushuntirilgan. Mavzuda ikkita o'tkazgich o'rtasida vakuum bor deb taxmin qilinadi.
Kondensatorning sig'imi, shuningdek, ikkita o'tkazgich plastinkalari orasidagi materialning tabiatiga bog'liq. Ikki o'tkazgich plastinkalari orasidagi material dielektrik deb ataladi. Dielektriklarga ega kondensatorlarning sig'imi dielektrik konstantalari mavzusida chuqur muhokama qilinadi.
Sig'im birligi
Elektr zaryadining birligi Kulon, elektr potensiallar farqining birligi esa Volt, shuning uchun bu yuqoridagi sig'im tenglamasiga asoslangan. Sig'im birligi Voltga Kulon (C/V) bo'lib, u Britaniyalik olim Maykl Faraday (1791-1867) nomidan kelib chiqqan Farad (F) deb ham ataladi. Shunday qilib, 1 Farad = 1 Kulon/Volt.
2 Farad qiymatiga ega bo'lgan kondensator, kondensator o'tkazgich plitalaridan birida +2 Kulon va boshqa o'tkazgich plastinkasida -2 Kulon elektr zaryadini saqlashini anglatadi, deb faraz qilaylik. Bu yerda ikkita o'tkazgich plastinkasining potensiallar farqi 1 Voltga teng. Agar 12 Voltli batareya kondensatorga ulangan bo'lsa, elektr zaryadlangan o'tkazgich plitalaridan biri Q = CV = (2) (12 Volts) = +24 Kulon, boshqa o'tkazgich plastinkasi esa -24 Kulon bo'ladi.
Iltimos, Farad juda katta sig'im birligi ekanligini va odatda undan kichikroq birlik sifatida foydalanilishini, ya'ni mikrofarad qisqartirilgan μF (10-6 Farad) yoki pikofarad qisqartirilgan pF (10-12 Farad) sifatida ishlatilishini unutmang . Faradning ulkan birlik ekanligini ko'rsatish uchun matematik hisob-kitoblar parallel plastinkali kondensator mavzusida muhokama qilingan.
