Jaká je elektrická kapacita?

Často v hodinách školní fyziky se učitel, který vysvětluje téma elektřiny, zaměřuje na srovnání elektrický proud s proudem vody. V mnoha případech, i když ne vždy, aby bylo snazší pochopit procesy, které se vyskytují, je takové srovnání zcela přijatelné. Ve skutečnosti se i samotné slovo "proud" používá speciálně pro kapaliny. A jaká je kapacita? To je jedna z vlastností objektu, jeho schopnost obsahovat cokoli. Například každý ví, že kapacita nádoby je 3 litry. Je zřejmé, že množství nahromaděné vody přímo závisí na kapacitě plavidla. Takže pokud vezmete dvě kbelíky, například 8 a 12 litrů, pak mají stejnou výšku, ale pouze v průměru. Pojem "elektrická kapacita" je v tomto ohledu velmi podobný. Například jedním z parametrů, které ovlivňují kapacitu, jsou rozměry. Elektrická kapacita (EE) je schopnost akumulovat a udržovat určité množství elektrické energie. Každý vodivý materiál má určitou EE v závislosti na řadě parametrů. Proces akumulace náboje je možný v případě, že neexistuje možnost jeho přetékání na jiný objekt, který má větší kapacitu.

Elektrická kapacita může být vyjádřena vzorem, který bere v úvahu schopnost akumulovat náboj (potenciál - v) a hodnotu samotného náboje (q). Označeno písmenem "c":

c = q / v

Elektrická kapacita je měřena ve faradách. Jelikož je tato hodnota poměrně velká, v moderních elektronických obvodech se často používají mikro- a picofarády. Velké kapacity se používají pouze u konkrétních zařízení a výpočtů. Proto jsou předpony "micro a pico" 1 x 10 při -6 a -12 stupních. Procesy, které se vyskytují, lze snadno popsat pomocí elektrické kapacity samostatného vodiče.

Představme si, že vodič se nachází v nevodivém proudovém médiu, ve kterém nejsou žádné vnější pole. Připojte jej k zdroj proudu. Některé elektrony vstupují do struktury materiálu, což vytváří přebytečný potenciál, to znamená, že tyto poplatky mohou pracovat za určitých podmínek (vytvořit obvod). Jsou rozmístěny na povrchu s určitou hustotou, která závisí na prostorové konfiguraci vodiče a jeho rozměrech. Kolem každého bodového náboje je elektrické pole, které ovlivňuje všechny ostatní části vodiče. Potenciál takového solitérního vodiče je přímo úměrný náboji. Poměr daného náboje (q) k potenciálu (Fi) pro zvažovaný vodič je invariantní, protože závisí pouze na rozměry (velikost, forma) a koeficient dielektrická permitivita média. V příkladu není ničím, co je osamělý průzkumník naznačen. Je-li vedle něj další tělesa, elektrická pole jednotkových nábojů vyvolá v okolních tělech potenciál opačného znaménka, což ovlivní konečnou hodnotu (bude menší).

Nejjednodušší prvek, který používá vlastnosti k akumulaci elektrického proudu, je kondenzátor. Jedná se o dva vodiče oddělené dielektrický materiál. Jeho zvláštnost spočívá v tom, že generované elektrické pole je "vázáno" mezi desky (opačné části vodičů) a prakticky neovlivňuje okolní tělesa, a proto není potenciál pro externí práci ztrácen.

Kapacitu můžete zvýšit několika způsoby:

• zmenšit mezeru mezi deskami. Nekonečné snížení je nemožné, protože může dojít k rozpadu nevodivého média, což vede ke ztrátě náboje;
• vybírat nevodivý materiál s vysokou odolností proti rozbití;
• zvětšit plochu desek. Aby se udržely přijatelné rozměry kondenzátoru, prostorové uspořádání desek se často mění. Například dva vodiče jsou zkrouceny do prstenců oddělených izolátorem.