Mikä määrittää kondensaattorin kapasitanssin?

Kondensaattori on suunniteltu sähköenergian väliaikaiseen varastointiin potentiaalienergian muodossa, joka on jaettu avaruudessa positiivisiin ja negatiivisiin sähkövarauksiin, eli sähkökentän muodossa niiden välisessä tilassa. Vastaavasti sähkökondensaattori sisältää kolme pääkomponenttia: kaksi johtavaa levyä, joissa erilliset varaukset sijaitsevat varauskondensaattorissa, ja levyjen välissä olevan dielektrisen kerroksen.

Kondensaattorilevyjä, riippuen tämän sähkötuotteen tyypistä, voidaan valmistaa eri tavoilla, aina yksinkertaisista alumiinilevyistä, jotka on kääritty rullalle paperivälikerroksella, kemiallisesti hapetettuihin levyihin tai metalloituun dielektriseen kerrokseen. Joka tapauksessa siinä on kerros eristettä ja levy, jonka väliin se on tiukasti kiinnitetty - tämä on pohjimmiltaan kondensaattori.

Dielektrinen aine voi olla paperia, kiillettä, polypropeenia, tantaalia tai muuta sopivaa sähköä eristävää materiaalia, jolla on vaadittu dielektrisyysvakio ja sähkölujuus.

Kuten tiedät, avaruudessa erotettujen sähkövarausten energia on yhtä suuri kuin varattujen kappaleiden U välisen potentiaalieron (kappaleesta toiseen) siirtymän varauksen Q tulo.

Joten kondensaattorilevyjen erotettujen varausten energia ei riipu vain erotettujen varausten lukumäärästä, vaan myös sen levyjen ja eristeen parametreista, koska dielektrinen polarisoituessaan varastoi energiaa sähkökentän muodossa, jonka vahvuus määrää kondensaattorin levyillä olevien erotettujen varausten välisen potentiaalieron U.

Koska avaruudessa erottuneiden varausten välinen potentiaaliero riippuu sähkökentän voimakkuudesta ja niiden välisestä etäisyydestä. Itse asiassa - varattujen levyjen välisen eristeen paksuudesta, kun kyse on kondensaattorista.

Samanaikaisesti mitä suurempi levyjen A limitysalue ja mitä suurempi eristeen absoluuttinen (ja suhteellinen) dielektrisyysvakio on — mitä voimakkaammin levyillä olevat erotetut varaukset vetäytyvät toisiinsa — sitä enemmän merkittävä niiden potentiaalinen energia - sitä enemmän työtä EMF-lähteeltä vaaditaan kondensaattorin lataamiseen.

Erottelemalla varaukset elektronien siirtämisessä levyltä toiselle, EMF-lähde suorittaa täsmälleen sellaisen määrän työtä kondensaattorin lataamisessa, jonka määrä on identtinen varatun kondensaattorin energia.

Tällä epäjatkuvuudella ladatun kondensaattorin energia levyltä levylle siirretyn varauksen määrän lisäksi (se voi olla erilainen) riippuu levyjen A limitysalueesta, levyjen välisestä etäisyydestä d , ja dielektrisen e:n absoluuttisella dielektrisyysvakiolla.

Nämä tietyn kondensaattorin rakenteen määräävät parametrit ovat vakioita, niiden kokonaissuhdetta voidaan kutsua kondensaattorin C kapasitanssiksi. Sitten voidaan varmuudella sanoa, että kondensaattorin C kapasitanssi riippuu levyjen A limitysalueesta. , niiden välisestä etäisyydestä d ja dielektrisyysvakiosta e.

Kapasitanssin riippuvuus näistä parametreista on erittäin helppo ymmärtää, jos tarkastellaan litteää kondensaattoria.

Mitä suurempi sen levyjen päällekkäisyysalue on, sitä suurempi on kondensaattorin kapasiteetti, koska varaukset ovat vuorovaikutuksessa suuremmalla alueella.

Mitä pienempi levyjen välinen etäisyys (itse asiassa dielektrisen kerroksen paksuus), sitä suurempi on kondensaattorin kapasiteetti, koska varausten vuorovaikutusvoima kasvaa niiden lähestyessä.

Mitä suurempi levyjen välisen eristeen dielektrisyysvakio on, sitä suurempi on kondensaattorin kapasitanssi, koska sitä suurempi on levyjen välisen sähkökentän voimakkuus.

Katso myös:Miksi kondensaattoreita käytetään sähköpiireissä? jaKondensaattorit ja akut - mitä eroa niillä on?