Vad bestämmer kapacitansen hos en kondensator?

Kondensatorn är utformad för tillfällig lagring av elektrisk energi i form av potentiell energi uppdelad i rymden i positiva och negativa elektriska laddningar, det vill säga i form av ett elektriskt fält i utrymmet mellan dem. Följaktligen inkluderar en elektrisk kondensator tre huvudkomponenter: två ledande plattor, på vilka separata laddningar är placerade i en laddningskondensator, och ett dielektriskt skikt placerat mellan plattorna.

Kondensatorplattor, beroende på typen av denna elektriska produkt, kan tillverkas på olika sätt, allt från enkla aluminiumplattor lindade på en rulle med ett pappersmellanskikt, till kemiskt oxiderade plattor eller ett metalliserat dielektriskt skikt. I alla fall finns det ett lager av dielektrikum och en platta mellan vilken den är tätt fixerad - det här är i grunden en kondensator.

Dielektrikumet kan vara papper, glimmer, polypropen, tantal eller annat lämpligt elektriskt isolerande material med den erforderliga dielektriska konstanten och elektrisk styrka.

Som ni vet är energin hos elektriska laddningar separerade i rymden lika med produkten av mängden laddning Q som förskjuts (från en kropp till en annan) av potentialskillnaden mellan de laddade kropparna U.

Så energin för separerade laddningar på kondensatorplattorna beror inte bara på antalet separerade laddningar, utan också på parametrarna för dess plattor och dielektrikumet, eftersom dielektrikumet, när det polariseras, lagrar energi i form av ett elektriskt fält, vars styrka bestämmer potentialskillnaden U mellan de separerade laddningarna som finns på kondensatorns plattor.

Eftersom potentialskillnaden mellan laddningar separerade i rymden beror på styrkan hos det elektriska fältet och på avståndet mellan dem. Egentligen — på tjockleken på dielektrikumet mellan de laddade plattorna när det kommer till en kondensator.

Samtidigt, ju större överlappningsarean för plattorna A är och ju större dielektrikumets absoluta (och relativa) dielektricitetskonstant är - ju starkare de separerade laddningarna på plattorna attraheras till varandra - desto mer betydande deras potentiella energi—desto mer arbete kommer att krävas av EMF-källan för att ladda den kondensatorn.

Genom att separera laddningar i processen att överföra elektroner från en platta till en annan, utför källan till EMF exakt en sådan volym av arbete med att ladda kondensatorn, vars mängd kommer att vara identisk energin hos en laddad kondensator.

Med denna diskontinuitet kommer energin hos den laddade kondensatorn, förutom mängden laddning som överförs från platta till platta, (det kan vara olika) att bero på den överlappande arean av plattorna A, på avståndet mellan plattorna d och på den absoluta dielektriska konstanten för dielektrikumet e.

Dessa bestämmande parametrar för konstruktionen av en viss kondensator är konstanta, deras sammanlagda förhållande kan kallas kapacitansen för kondensatorn C. Då kan vi med förtroende säga att kapacitansen hos kondensatorn C beror på det överlappande området för plattorna A , på avståndet mellan dem d och av dielektricitetskonstanten e.

Kapacitansens beroende av dessa parametrar är mycket lätt att förstå om vi betraktar en platt kondensator.

Ju större överlappningsområdet för dess plattor, desto större kapacitet har kondensatorn, eftersom laddningarna samverkar över ett större område.

Ju mindre avståndet är mellan plattorna (i själva verket tjockleken på det dielektriska skiktet), desto större kapacitet har kondensatorn, eftersom laddningarnas samverkanskraft ökar när de närmar sig.

Ju större dielektricitetskonstanten för dielektrikumet mellan plattorna, desto större kapacitans har kondensatorn, eftersom desto större styrka är det elektriska fältet mellan plattorna.

Se även:Varför används kondensatorer i elektriska kretsar? ochKondensatorer och batterier - vad är skillnaden?