Hva bestemmer kapasitansen til en kondensator?

Kondensatoren er designet for midlertidig lagring av elektrisk energi i form av potensiell energi delt i rommet i positive og negative elektriske ladninger, det vil si i form av et elektrisk felt i rommet mellom dem. Følgelig inkluderer en elektrisk kondensator tre hovedkomponenter: to ledende plater, på hvilke separate ladninger er plassert i en ladningskondensator, og et dielektrisk lag plassert mellom platene.

Kondensatorplater, avhengig av typen av dette elektriske produktet, kan lages på forskjellige måter, alt fra enkle aluminiumsplater viklet på en rull med et papirmellomlag, til kjemisk oksiderte plater eller et metallisert dielektrisk lag. I alle fall er det et lag med dielektrikum og en plate som den er tett festet mellom - dette er i utgangspunktet en kondensator.

Dielektrikumet kan være papir, glimmer, polypropylen, tantal eller annet egnet elektrisk isolasjonsmateriale med den nødvendige dielektriske konstanten og elektrisk styrke.

Som du vet, er energien til elektriske ladninger separert i rommet lik produktet av mengden ladning Q som er forskjøvet (fra ett legeme til et annet) av potensialforskjellen mellom de ladede kroppene U.

Så energien til separerte ladninger på kondensatorplatene avhenger ikke bare av antall separerte ladninger, men også av parametrene til platene og dielektrikumet, siden dielektrikumet, når det er polarisert, lagrer energi i form av et elektrisk felt, styrken som bestemmer potensialforskjellen U mellom de separerte ladningene plassert på kondensatorplatene.

Fordi potensialforskjellen mellom ladninger separert i rommet avhenger av styrken til det elektriske feltet og avstanden mellom dem. Faktisk - på tykkelsen av dielektrikumet mellom de ladede platene når det kommer til en kondensator.

Samtidig, jo større overlappingsarealet til platene A og jo større den absolutte (og relative) dielektriske konstanten til dielektrikumet er - jo sterkere de separerte ladningene på platene tiltrekkes til hverandre - jo mer betydelig potensiell energi - jo mer arbeid vil kreves av EMF-kilden for å lade den kondensatoren.

Ved å separere ladninger i prosessen med å overføre elektroner fra en plate til en annen, utfører kilden til EMF nøyaktig et slikt volum av arbeid med å lade kondensatoren, hvor mengden vil være identisk energien til en ladet kondensator.

Med denne diskontinuiteten vil energien til den ladede kondensatoren, i tillegg til mengden ladning som overføres fra plate til plate, (det kan være forskjellig) avhenge av det overlappende området til platene A, av avstanden mellom platene d , og på den absolutte dielektriske konstanten til dielektrikumet e.

Disse bestemmende parametrene for konstruksjonen av en bestemt kondensator er konstante, deres samlede forhold kan kalles kapasitansen til kondensatoren C. Da kan vi med sikkerhet si at kapasitansen til kondensatoren C avhenger av det overlappende området til platene A , på avstanden mellom dem d og av dielektrisitetskonstanten e.

Kapasitansens avhengighet av disse parameterne er veldig lett å forstå hvis vi vurderer en flat kondensator.

Jo større overlappingsområdet til platene er, desto større er kapasiteten til kondensatoren, siden ladningene samhandler over et større område.

Jo mindre avstanden mellom platene er (faktisk tykkelsen på det dielektriske laget), desto større er kapasiteten til kondensatoren, fordi kraften av samspillet mellom ladningene øker når de nærmer seg.

Jo større dielektrisitetskonstanten til dielektrikumet mellom platene, jo større er kapasitansen til kondensatoren, fordi jo større er styrken til det elektriske feltet mellom platene.

Se også:Hvorfor brukes kondensatorer i elektriske kretser? ogKondensatorer og batterier - hva er forskjellen?