Kapacita kondenzátoru

Dva vodiče, které jsou izolovány od sebe a umístěny v blízkosti, tvoří kondenzátor.

Vodiče tvořící kondenzátor jsou nabíjeny stejnou velikostí a různými náboji.

V praxi se objevuje široká aplikace plochý kondenzátor, sestávající ze dvou plochých paralelních kovových desek oddělených dielektrickou vrstvou. Vzdálenost mezi deskami je malá ve srovnání s jejich rozměry. Kondenzorové desky se nazývají kondenzátorové desky.

Chcete-li nabít desky se stejnými protilehlými náboji, můžete je připojit k pólům elektrický stroj. Poté záporný náboj přejde na jeden talíř, zatímco druhý dostane kladný náboj.

Je možné připojit jeden z desek s tyčí stroje, a pak na další zazemlit- druhé desce indukcí vznikají náboj, rovnající se velikosti a opačným znaménkem náboje první desky. V případě, že deska a náboj pozitivní, indukčním desky v negativně nabité desky kladný náboj je neutralizován elektrony v pritekshimi na základovou desku, která je prakticky nevyčerpatelný zdroj nich. Přitahovány ke kladně nabité desce A, bude záporný náboj se nachází ve vnitřním povrchu desky přivrácené k A.

Pokud je deska A nabitá negativně, volné elektrony desky B odpuzují desku A a jdou na zem, deska B je nabitá kladně.

V obou případech se náboje soustřeďují pouze na plochy A a B, které směřují k sobě.

Nepřítomnost nábojů na vnějším povrchu umožňuje úplné přenášení nábojů na kondenzátor pomocí vnějších stran desek. Nabíjení kondenzátoru je určeno nábojem jedné z jeho desek, protože na druhé straně indukcí je náboj o stejném rozsahu.

Připojíme jednu desku kondenzátoru k tyči elektroměru a druhá deska a tělo elektroměru jsou uzemněny. Pomocí testovací koule přeneseme kondenzátor do série v rovnoměrných částech. Všimneme si, že když se nálož zvýší o 2, 3, 4 nebo vícekrát, respektive ve 2, 3, 4 a vícekrát se zvyšuje potenciální rozdíl kondenzátoru.

Tato hodnota, měřená poměrem náboje kondenzátoru k potenciálnímu rozdílu jeho desek (nebo desek), je kapacita kondenzátoru.

Označením písmenem C můžeme psát:

C = q / (φ1 - φ2).

Elektrické pole kondenzátoru je prakticky koncentrováno mezi desky uvnitř, takže okolní tělesa neovlivňují kapacitu kondenzátoru.

Provedeme experiment. Vezměte plochý kondenzátor složený ze dvou kovových desek A a B, upevněných na izolátorech.

Připojíme desku A k elektroměru a deska B je uzemněna. Nabíjíme desku A, elektroměr zaznamená určitý rozdíl v potenciálech kondenzátoru. Pokud se deska B blíží k A, pak je vidět, že potenciální rozdíl desek klesá.

Snížení potenciálního rozdílu desek kondenzátoru s nezměněným nábojem na něm znamená zvýšení jeho kapacity.

Takže kapacita plochého kondenzátoru bude větší, tím menší je vzdálenost mezi deskami nebo menší tloušťka dielektrika uzavřeného mezi deskami.

Přemístěním desky B vzhledem k desce A nahoru a dolů změníme plochy desek, které se navzájem překrývají. Při pozorování měření elektroměru lze zjistit, že čím větší je plocha vzájemně se překrývajících desek kondenzátoru, tím větší je jeho kapacita. Čím větší je plocha kondenzátorových desek, tím větší je náboj, který se na ně může soustředit pro danou potenciální rovnost.

Uděláme ještě jednu zkušenost. Za tímto účelem uspořádáme desky kondenzátoru A a B v určité vzdálenosti od sebe a nabíjecí desku A.

Poznamenejte si hodnotu potenciálního rozdílu, když vzduch působí jako dielektrikum. Nyní umístíme mezi desky skleněnou tabuli nebo jiný dielektrikum, uvidíme, že se s nimi sníží potenciální rozdíl. Chcete-li ji zvednout na svou předchozí úroveň, je nutné přidat desku na desku A. Z toho vyplývá, že výměna vzduchové vrstvy mezi deskami kondenzátoru jiným dielektrikem zvyšuje jeho kapacitu.

Nechť C0 je kapacita kondenzátoru, když mezi jeho deskami je prázdný nebo vzduch a C je jeho kapacita s použitím dielektrika.

Rozdělíme C a C, najdeme dielektrická permitivita dielektrika ԑ:

ԑ = С / Сo.

To znamená, že čím víc dielektrická konstanta dielektrika, tím více elektrická kapacita kondenzátoru.