Kaj določa kapacitivnost kondenzatorja?

Kondenzator je namenjen začasnemu shranjevanju električne energije v obliki potencialne energije, ki je v prostoru razdeljena na pozitivne in negativne električne naboje, to je v obliki električnega polja v prostoru med njimi. V skladu s tem električni kondenzator vključuje tri glavne komponente: dve prevodni plošči, na katerih so ločeni naboji nameščeni v nabojnem kondenzatorju, in dielektrično plast, ki se nahaja med ploščama.

Kondenzatorske plošče, odvisno od vrste tega električnega izdelka, so lahko izdelane na različne načine, od preprostih aluminijastih plošč, navitih na zvitek s papirnatim vmesnim slojem, do kemično oksidiranih plošč ali metaliziranega dielektričnega sloja. V vsakem primeru obstaja plast dielektrika in plošča, med katero je tesno pritrjena - to je v bistvu kondenzator.

Dielektrik je lahko papir, sljuda, polipropilen, tantal ali drug primeren električni izolacijski material z zahtevano dielektrično konstanto in električno trdnostjo.

Kot veste, je energija električnih nabojev, ločenih v prostoru, enaka zmnožku količine naboja Q, premaknjenega (iz enega telesa v drugega), s potencialno razliko med nabitimi telesi U.

Torej energija ločenih nabojev na ploščah kondenzatorja ni odvisna le od števila ločenih nabojev, temveč tudi od parametrov njegovih plošč in dielektrika, saj dielektrik, ko je polariziran, shrani energijo v obliki električnega polja, katerih moč določa potencialno razliko U med ločenimi naboji, ki se nahajajo na ploščah kondenzatorja.

Ker je potencialna razlika med naboji, ločenimi v prostoru, odvisna od jakosti električnega polja in od razdalje med njima. Pravzaprav - na debelino dielektrika med napolnjenimi ploščami, ko gre za kondenzator.

Hkrati je večja površina prekrivanja plošč A in večja kot je absolutna (in relativna) dielektrična konstanta dielektrika - močneje se ločeni naboji, ki se nahajajo na ploščah, med seboj privlačijo - bolj pomembna njihova potencialna energija - več dela bo potrebno od vira EMF za polnjenje tega kondenzatorja.

Z ločevanjem nabojev v procesu prenosa elektronov z ene plošče na drugo vir EMF opravi točno takšno količino dela pri polnjenju kondenzatorja, katerega količina bo enaka energija nabitega kondenzatorja.

S to prekinitev bo energija napolnjenega kondenzatorja, poleg količine naboja, prenesenega s plošče na ploščo, (lahko je drugačna) odvisna od površine prekrivanja plošč A, od razdalje med ploščami d , in na absolutno dielektrično konstanto dielektrika e.

Ti odločilni parametri konstrukcije določenega kondenzatorja so konstantni, njihovo agregatno razmerje lahko imenujemo kapacitivnost kondenzatorja C. Potem lahko z gotovostjo rečemo, da je kapacitivnost kondenzatorja C odvisna od površine prekrivanja plošč A , od razdalje med njima d in dielektrične konstante e.

Odvisnost kapacitivnosti od teh parametrov je zelo enostavno razumeti, če upoštevamo ploščati kondenzator.

Večja kot je površina prekrivanja njegovih plošč, večja je zmogljivost kondenzatorja, saj naboji medsebojno delujejo na večjem območju.

Manjša kot je razdalja med ploščama (pravzaprav debelina dielektrične plasti), večja je kapaciteta kondenzatorja, ker se sila interakcije nabojev poveča, ko se približujejo.

Večja ko je dielektrična konstanta dielektrika med ploščama, večja je kapacitivnost kondenzatorja, saj je večja jakost električnega polja med ploščama.

Poglej tudi:Zakaj se kondenzatorji uporabljajo v električnih tokokrogih? inKondenzatorji in baterije - kakšna je razlika?