Čo určuje kapacitu kondenzátora?
Kondenzátor je určený na dočasné uloženie elektrickej energie vo forme potenciálnej energie rozdelenej v priestore na kladné a záporné elektrické náboje, to znamená vo forme elektrického poľa v priestore medzi nimi. Elektrický kondenzátor teda obsahuje tri hlavné komponenty: dve vodivé dosky, na ktorých sú v nábojovom kondenzátore umiestnené samostatné náboje, a dielektrickú vrstvu umiestnenú medzi doskami.
Kondenzátorové dosky, v závislosti od typu tohto elektrického produktu, môžu byť vyrobené rôznymi spôsobmi, od jednoduchých hliníkových dosiek navinutých na kotúči s papierovou medzivrstvou až po chemicky oxidované dosky alebo metalizovanú dielektrickú vrstvu. V každom prípade je tu vrstva dielektrika a doska, medzi ktorou je pevne pripevnená - to je v podstate kondenzátor.
Dielektrikom môže byť papier, sľuda, polypropylén, tantal alebo iný vhodný elektroizolačný materiál s požadovanou dielektrickou konštantou a elektrickou pevnosťou.
Ako viete, energia elektrických nábojov oddelených v priestore sa rovná súčinu množstva náboja Q premiestneného (z jedného tela do druhého) potenciálnym rozdielom medzi nabitými telami U.
Takže energia oddelených nábojov na doskách kondenzátora závisí nielen od počtu oddelených nábojov, ale aj od parametrov jeho dosiek a dielektrika, pretože dielektrikum, keď je polarizované, ukladá energiu vo forme elektrického poľa, ktorého sila určuje potenciálny rozdiel U medzi oddelenými nábojmi umiestnenými na doskách kondenzátora.
Pretože potenciálny rozdiel medzi nábojmi oddelenými v priestore závisí od sily elektrického poľa a od vzdialenosti medzi nimi. V skutočnosti - na hrúbke dielektrika medzi nabitými doskami, pokiaľ ide o kondenzátor.
Zároveň platí, že čím väčšia je plocha prekrytia dosiek A a čím väčšia je absolútna (a relatívna) dielektrická konštanta dielektrika - tým silnejšie sú oddelené náboje umiestnené na doskách navzájom priťahované - tým viac významnú ich potenciálnu energiu – tým viac práce bude vyžadovať zdroj EMF na nabitie tohto kondenzátora.
Oddelením nábojov v procese prenosu elektrónov z jednej dosky na druhú, zdroj EMF vykoná presne taký objem práce pri nabíjaní kondenzátora, ktorého množstvo bude rovnaké. energie nabitého kondenzátora.
Pri tejto diskontinuite bude energia nabitého kondenzátora, okrem množstva náboja prenášaného z dosky na dosku, (môže byť odlišná) závisieť od prekrývajúcej sa plochy dosiek A, od vzdialenosti medzi doskami d a na absolútnej dielektrickej konštante dielektrika e.
Tieto určujúce parametre konštrukcie konkrétneho kondenzátora sú konštantné, ich súhrnný pomer možno nazvať kapacitou kondenzátora C. Potom môžeme s istotou povedať, že kapacita kondenzátora C závisí od prekrývajúcej sa plochy dosiek A. , na vzdialenosti medzi nimi d a dielektrickej konštanty e.
Závislosť kapacity na týchto parametroch je veľmi ľahké pochopiť, ak vezmeme do úvahy plochý kondenzátor.
Čím väčšia je oblasť prekrytia jeho dosiek, tým väčšia je kapacita kondenzátora, pretože náboje interagujú na väčšej ploche.
Čím menšia je vzdialenosť medzi doskami (v skutočnosti hrúbka dielektrickej vrstvy), tým väčšia je kapacita kondenzátora, pretože sila interakcie nábojov sa zvyšuje, keď sa približujú.
Čím väčšia je dielektrická konštanta dielektrika medzi doskami, tým väčšia je kapacita kondenzátora, pretože tým väčšia je sila elektrického poľa medzi doskami.
Pozri tiež:Prečo sa kondenzátory používajú v elektrických obvodoch? aKondenzátory a batérie – aký je medzi nimi rozdiel?