Mis määrab kondensaatori mahtuvuse?
Kondensaator on ette nähtud elektrienergia ajutiseks salvestamiseks potentsiaalse energia kujul, mis on jagatud ruumis positiivseteks ja negatiivseteks elektrilaenguteks, see tähendab elektrivälja kujul nendevahelises ruumis. Vastavalt sellele sisaldab elektrikondensaator kolme põhikomponenti: kahte juhtivat plaati, millel paiknevad laengukondensaatoris eraldi laengud, ja plaatide vahel asuvat dielektrikihti.
Kondensaatorplaate saab olenevalt selle elektritoote tüübist valmistada erineval viisil, alates lihtsatest alumiiniumplaatidest, mis on rullile keritud paberi vahekihiga, kuni keemiliselt oksüdeeritud plaatide või metalliseeritud dielektrilise kihini. Igal juhul on dielektriku kiht ja plaat, mille vahele see on tihedalt kinnitatud - see on põhimõtteliselt kondensaator.
Dielektrik võib olla paber, vilgukivi, polüpropüleen, tantaal või muu sobiv elektriisolatsioonimaterjal, millel on nõutav dielektriline konstant ja elektriline tugevus.
Nagu teate, võrdub ruumis eraldatud elektrilaengute energia laengu Q korrutisega, mis on nihkunud (ühest kehast teise) laetud kehade U potentsiaalide erinevuse tõttu.
Seega ei sõltu kondensaatoriplaatide eraldatud laengute energia mitte ainult eraldatud laengute arvust, vaid ka selle plaatide ja dielektriku parameetritest, kuna dielektrik salvestab polariseerituna energiat elektrivälja kujul, mille tugevus määrab kondensaatori plaatidel paiknevate eraldatud laengute potentsiaalide erinevuse U.
Kuna ruumis eraldatud laengute potentsiaalide erinevus sõltub elektrivälja tugevusest ja nendevahelisest kaugusest. Tegelikult — kondensaatori puhul laetud plaatide vahelise dielektriku paksuse kohta.
Samal ajal, mida suurem on plaatide A kattuvusala ja mida suurem on dielektriku absoluutne (ja suhteline) dielektriline konstant — mida tugevamini plaatidel paiknevad eraldatud laengud üksteise poole tõmbuvad — seda rohkem märkimisväärne nende potentsiaalne energia – seda rohkem tööd nõuab EMF-i allikas selle kondensaatori laadimiseks.
Eraldades laenguid elektronide ühelt plaadilt teisele ülekandmise protsessis, teeb EMF-i allikas kondensaatori laadimisel täpselt sellise töömahu, mille kogus on identne laetud kondensaatori energia.
Selle katkestuse korral sõltub laetud kondensaatori energia lisaks plaadilt plaadile ülekantavale laengu kogusele (see võib olla erinev) plaatide A kattuvast alast, plaatide vahelisest kaugusest d , ja dielektriku absoluutsel dielektrilisel konstandil e.
Need konkreetse kondensaatori konstruktsiooni määravad parameetrid on konstantsed, nende koondsuhet võib nimetada kondensaatori C mahtuvuseks. Siis võime kindlalt väita, et kondensaatori C mahtuvus sõltub plaatide A kattuvusest. , nende vahelise kauguse d ja dielektrilise konstandi e vahel.
Mahtuvuse sõltuvust nendest parameetritest on väga lihtne mõista, kui arvestada lamedat kondensaatorit.
Mida suurem on selle plaatide kattumise ala, seda suurem on kondensaatori võimsus, kuna laengud interakteeruvad suuremal alal.
Mida väiksem on plaatide vaheline kaugus (tegelikult dielektrilise kihi paksus), seda suurem on kondensaatori võimsus, kuna laengute vastasmõju jõud suureneb nende lähenedes.
Mida suurem on plaatidevahelise dielektriku dielektriline konstant, seda suurem on kondensaatori mahtuvus, sest seda suurem on plaatidevahelise elektrivälja tugevus.
Vaata ka:Miks kasutatakse elektriahelates kondensaatoreid? jaKondensaatorid ja akud – mis vahe on?