Ce determină capacitatea unui condensator?

Condensatorul este proiectat pentru stocarea temporară a energiei electrice sub formă de energie potențială împărțită în spațiu în sarcini electrice pozitive și negative, adică sub forma unui câmp electric în spațiul dintre ele. În consecință, un condensator electric include trei componente principale: două plăci conductoare, pe care se află sarcini separate într-un condensator de încărcare și un strat dielectric situat între plăci.

Plăcile de condensator, în funcție de tipul acestui produs electric, pot fi realizate în diferite moduri, variind de la simple plăci de aluminiu înfășurate pe o rolă cu un strat intermediar de hârtie, până la plăci oxidate chimic sau un strat dielectric metalizat. În orice caz, există un strat de dielectric și o placă între care este fixat strâns - acesta este practic un condensator.

Dielectricul poate fi hârtie, mica, polipropilenă, tantal sau alt material electroizolant adecvat cu constanta dielectrică și rezistența electrică necesare.

După cum știți, energia sarcinilor electrice separate în spațiu este egală cu produsul dintre cantitatea de sarcină Q deplasată (de la un corp la altul) cu diferența de potențial dintre corpurile încărcate U.

Deci, energia sarcinilor separate de pe plăcile condensatorului depinde nu numai de numărul de sarcini separate, ci și de parametrii plăcilor sale și a dielectricului, deoarece dielectricul, când este polarizat, stochează energie sub formă de câmp electric, a cărei putere determină diferența de potențial U dintre sarcinile separate situate pe plăcile condensatorului.

Deoarece diferența de potențial dintre sarcinile separate în spațiu depinde de intensitatea câmpului electric și de distanța dintre ele. De fapt, despre grosimea dielectricului dintre plăcile încărcate când vine vorba de un condensator.

În același timp, cu cât aria de suprapunere a plăcilor A este mai mare și cu atât constanta dielectrică absolută (și relativă) a dielectricului este mai mare - cu atât sarcinile separate situate pe plăci sunt atrase unele de altele - cu atât mai puternice semnificativă energia lor potențială - cu atât va fi necesară mai multă muncă sursei EMF pentru a încărca acel condensator.

Prin separarea sarcinilor în procesul de transfer al electronilor de la o placă la alta, sursa de EMF efectuează exact un astfel de volum de lucru la încărcarea condensatorului, a cărui cantitate va fi identică. energia unui condensator încărcat.

Cu această discontinuitate, energia condensatorului încărcat, în plus față de cantitatea de sarcină transferată de la placă la placă, (poate fi diferită) va depinde de suprafața de suprapunere a plăcilor A, de distanța dintre plăci d , iar pe constanta dielectrică absolută a dielectricului e.

Acești parametri determinanți ai construcției unui anumit condensator sunt constanți, raportul lor agregat poate fi numit capacitatea condensatorului C. Apoi putem spune cu încredere că capacitatea condensatorului C depinde de aria de suprapunere a plăcilor A. , pe distanța dintre ele d și a constantei dielectrice e.

Dependența capacității de acești parametri este foarte ușor de înțeles dacă luăm în considerare un condensator plat.

Cu cât aria de suprapunere a plăcilor sale este mai mare, cu atât capacitatea condensatorului este mai mare, deoarece sarcinile interacționează pe o suprafață mai mare.

Cu cât distanța dintre plăci este mai mică (de fapt, grosimea stratului dielectric), cu atât capacitatea condensatorului este mai mare, deoarece forța de interacțiune a sarcinilor crește pe măsură ce acestea se apropie.

Cu cât constanta dielectrică a dielectricului dintre plăci este mai mare, cu atât capacitatea condensatorului este mai mare, deoarece cu atât intensitatea câmpului electric dintre plăci este mai mare.

Vezi si:De ce sunt folosiți condensatorii în circuitele electrice? șiCondensatoare și baterii - Care este diferența?