Kas lemia kondensatoriaus talpą?

Kondensatorius skirtas laikinai saugoti elektros energiją potencialios energijos pavidalu, erdvėje padalytą į teigiamus ir neigiamus elektros krūvius, tai yra elektrinio lauko pavidalu erdvėje tarp jų. Atitinkamai, elektrinį kondensatorių sudaro trys pagrindiniai komponentai: dvi laidžios plokštės, ant kurių įkrovimo kondensatoriuje yra atskiri krūviai, ir dielektrinis sluoksnis, esantis tarp plokščių.

Kondensatorių plokštės, priklausomai nuo šio elektros gaminio tipo, gali būti gaminamos įvairiais būdais – nuo ​​paprastų aliuminio plokščių, suvyniotų ant ritinėlio su popieriaus tarpsluoksniu, iki chemiškai oksiduotų plokščių ar metalizuoto dielektrinio sluoksnio. Bet kokiu atveju yra dielektriko sluoksnis ir plokštė, tarp kurių jis yra tvirtai pritvirtintas - iš esmės tai yra kondensatorius.

Dielektrikas gali būti popierius, žėrutis, polipropilenas, tantalas arba kita tinkama elektros izoliacinė medžiaga, turinti reikiamą dielektrinę konstantą ir elektrinį stiprumą.

Kaip žinote, erdvėje atskirtų elektros krūvių energija yra lygi krūvio Q kiekio, perstumto (iš vieno kūno į kitą) dėl įkrautų kūnų U potencialų skirtumo, sandaugai.

Taigi, kondensatoriaus plokščių atskirtų krūvių energija priklauso ne tik nuo atskirtų įkrovų skaičiaus, bet ir nuo jo plokščių bei dielektriko parametrų, nes dielektrikas, kai yra poliarizuotas, kaupia energiją elektrinio lauko pavidalu, kurio stiprumas lemia potencialų skirtumą U tarp kondensatoriaus plokštelėse esančių atskirtų krūvių.

Mat potencialų skirtumas tarp erdvėje atskirtų krūvių priklauso nuo elektrinio lauko stiprumo ir nuo atstumo tarp jų. Tiesą sakant, dėl dielektriko storio tarp įkrautų plokščių, kai kalbama apie kondensatorių.

Tuo pačiu, kuo didesnis plokščių A persidengimo plotas ir kuo didesnė dielektriko absoliuti (ir santykinė) dielektrinė konstanta – kuo stipriau vienas kitą traukia atskirti ant plokštelių esantys krūviai – tuo labiau reikšminga jų potenciali energija – tuo daugiau EML šaltinio reikės dirbti tam kondensatoriui įkrauti.

Atskirdamas krūvius elektronų perkėlimo iš vienos plokštės į kitą procese, EML šaltinis atlieka būtent tokį kondensatoriaus įkrovimo darbo tūrį, kurio kiekis bus identiškas. įkrauto kondensatoriaus energija.

Esant šiam nepertraukiamumui, įkrauto kondensatoriaus energija, be krūvio, perduodamo iš plokštės į plokštę, (ji gali būti skirtinga) priklausys nuo plokščių A persidengimo ploto, nuo atstumo tarp plokščių d , o ant dielektriko absoliučios dielektrinės konstantos e.

Šie lemiantys konkretaus kondensatoriaus konstrukcijos parametrai yra pastovūs, jų bendras santykis gali būti vadinamas kondensatoriaus C talpa. Tada galime drąsiai teigti, kad kondensatoriaus C talpa priklauso nuo plokščių A persidengimo ploto. , apie atstumą tarp jų d ir dielektrinės konstantos e.

Talpos priklausomybę nuo šių parametrų labai lengva suprasti, jei atsižvelgsime į plokščią kondensatorių.

Kuo didesnis jo plokščių persidengimo plotas, tuo didesnė kondensatoriaus talpa, nes įkrovimai sąveikauja didesniame plote.

Kuo mažesnis atstumas tarp plokščių (tiesą sakant, dielektriko sluoksnio storis), tuo didesnė kondensatoriaus talpa, nes jiems artėjant krūvių sąveikos jėga didėja.

Kuo didesnė dielektriko tarp plokščių dielektrinė konstanta, tuo didesnė kondensatoriaus talpa, nes tuo didesnis elektrinio lauko tarp plokščių stiprumas.

Taip pat žiūrėkite:Kodėl elektros grandinėse naudojami kondensatoriai? irKondensatoriai ir baterijos – koks skirtumas?