Mi határozza meg a kondenzátor kapacitását?

A kondenzátor az elektromos energia ideiglenes tárolására szolgál potenciális energia formájában, amely a térben pozitív és negatív elektromos töltésekre van osztva, azaz elektromos mező formájában a köztük lévő térben. Ennek megfelelően egy elektromos kondenzátor három fő komponensből áll: két vezetőlemezből, amelyeken külön töltések helyezkednek el egy töltőkondenzátorban, és egy dielektromos réteget, amely a lemezek között helyezkedik el.

A kondenzátorlemezek, ennek az elektromos terméknek a típusától függően, különböző módon készülhetnek, kezdve az egyszerű alumíniumlemezektől, amelyek egy tekercsre vannak feltekercselve papír közbenső réteggel, a kémiailag oxidált lemezekig vagy a fémezett dielektromos rétegig. Mindenesetre van egy réteg dielektrikum és egy lemez, amely közé szorosan rögzítve van - ez alapvetően egy kondenzátor.

A dielektrikum lehet papír, csillám, polipropilén, tantál vagy más alkalmas elektromos szigetelő anyag, amely a szükséges dielektromos állandóval és elektromos szilárdsággal rendelkezik.

Tudniillik a térben szétválasztott elektromos töltések energiája megegyezik az U töltött testek közötti potenciálkülönbség által (egyik testből a másikba) elmozdított Q töltés mennyiségének szorzatával.

Tehát a kondenzátorlemezeken lévő elválasztott töltések energiája nemcsak a szétválasztott töltések számától függ, hanem a lemezek és a dielektrikum paramétereitől is, mivel a dielektrikum polarizált állapotban elektromos mező formájában tárolja az energiát, melynek erőssége határozza meg a kondenzátor lapjain elhelyezkedő szétválasztott töltések közötti U potenciálkülönbséget.

Mert a térben elkülönülő töltések közötti potenciálkülönbség az elektromos tér erősségétől és a köztük lévő távolságtól függ. Valójában - a töltött lemezek közötti dielektrikum vastagságán, ha kondenzátorról van szó.

Ugyanakkor minél nagyobb az A lemezek átfedési területe, és minél nagyobb a dielektrikum abszolút (és relatív) dielektromos állandója - minél erősebben vonzzák egymást a lemezeken található elválasztott töltések - annál inkább jelentős potenciális energiájuk – annál több munkát igényel az EMF-forrás a kondenzátor feltöltéséhez.

A töltések elválasztásával az elektronok egyik lemezről a másikra történő átvitele során az EMF forrása pontosan olyan mennyiségű munkát végez a kondenzátor töltésekor, amelynek mennyisége azonos lesz töltött kondenzátor energiája.

Ennél a folytonossági hiánynál a töltött kondenzátor energiája a lemezről lemezre átvitt töltés mennyisége mellett (különböző lehet) az A lemezek átfedési területétől, a d lemezek közötti távolságtól függ. , és a dielektrikum abszolút dielektromos állandóján e.

Egy adott kondenzátor felépítésének ezek a meghatározó paraméterei állandóak, aggregált arányukat a C kondenzátor kapacitásának nevezhetjük. Ekkor bátran kijelenthetjük, hogy a C kondenzátor kapacitása az A lemezek átfedési területétől függ. , a köztük lévő távolságra d és az e dielektromos állandóra.

A kapacitás függése ezektől a paraméterektől nagyon könnyen érthető, ha lapos kondenzátort vesszük figyelembe.

Minél nagyobb a lemezeinek átfedési területe, annál nagyobb a kondenzátor kapacitása, mivel a töltések nagyobb területen lépnek kölcsönhatásba.

Minél kisebb a lemezek közötti távolság (sőt, a dielektromos réteg vastagsága), annál nagyobb a kondenzátor kapacitása, mert a töltések kölcsönhatási ereje közeledtével nő.

Minél nagyobb a lemezek közötti dielektrikum dielektromos állandója, annál nagyobb a kondenzátor kapacitása, mert annál nagyobb az elektromos tér erőssége a lemezek között.

Lásd még:Miért használnak kondenzátorokat elektromos áramkörökben? ésKondenzátorok és akkumulátorok - Mi a különbség?