Co určuje kapacitu kondenzátoru?
Kondenzátor je určen k dočasnému uložení elektrické energie ve formě potenciální energie rozdělené v prostoru na kladné a záporné elektrické náboje, tedy ve formě elektrického pole v prostoru mezi nimi. Elektrický kondenzátor tedy obsahuje tři hlavní součásti: dvě vodivé desky, na kterých jsou umístěny samostatné náboje v nabíjecím kondenzátoru, a dielektrickou vrstvu umístěnou mezi deskami.
Desky kondenzátoru, v závislosti na typu tohoto elektrického výrobku, mohou být vyrobeny různými způsoby, od jednoduchých hliníkových desek navinutých na roli s papírovou mezivrstvou až po chemicky oxidované desky nebo metalizovanou dielektrickou vrstvu. V každém případě je tam vrstva dielektrika a deska, mezi kterou je to pevně upevněno - to je v podstatě kondenzátor.
Dielektrikem může být papír, slída, polypropylen, tantal nebo jiný vhodný elektroizolační materiál s požadovanou dielektrickou konstantou a elektrickou pevností.
Jak víte, energie elektrických nábojů oddělených v prostoru se rovná součinu množství náboje Q přemístěného (z jednoho tělesa do druhého) potenciálovým rozdílem mezi nabitými tělesy U.
Energie oddělených nábojů na deskách kondenzátoru tedy závisí nejen na počtu oddělených nábojů, ale také na parametrech jejich desek a dielektrika, protože dielektrikum, když je polarizováno, ukládá energii ve formě elektrického pole, jehož síla určuje potenciální rozdíl U mezi oddělenými náboji umístěnými na deskách kondenzátoru.
Protože potenciální rozdíl mezi náboji oddělenými v prostoru závisí na síle elektrického pole a na vzdálenosti mezi nimi. Vlastně — na tloušťce dielektrika mezi nabitými deskami, pokud jde o kondenzátor.
Současně platí, že čím větší je plocha překrytí desek A a čím větší je absolutní (a relativní) dielektrická konstanta dielektrika - tím silnější jsou oddělené náboje umístěné na deskách navzájem přitahovány - tím více významná jejich potenciální energie – tím více práce bude vyžadovat zdroj EMF k nabití tohoto kondenzátoru.
Oddělením nábojů v procesu přenosu elektronů z jedné desky na druhou vykoná zdroj EMF přesně takový objem práce při nabíjení kondenzátoru, jehož množství bude stejné energie nabitého kondenzátoru.
S touto diskontinuitou bude energie nabitého kondenzátoru, kromě množství náboje přeneseného z desky na desku, (může být různá) záviset na překrývající se ploše desek A, na vzdálenosti mezi deskami d a na absolutní dielektrické konstantě dielektrika e.
Tyto určující parametry konstrukce konkrétního kondenzátoru jsou konstantní, jejich agregační poměr lze nazvat kapacitou kondenzátoru C. Pak můžeme s jistotou říci, že kapacita kondenzátoru C závisí na překrývající se ploše desek A , na vzdálenosti mezi nimi d a dielektrické konstanty e.
Závislost kapacity na těchto parametrech je velmi snadno pochopitelná, uvažujeme-li plochý kondenzátor.
Čím větší je plocha překrytí jeho desek, tím větší je kapacita kondenzátoru, protože náboje interagují na větší ploše.
Čím menší je vzdálenost mezi deskami (ve skutečnosti tloušťka dielektrické vrstvy), tím větší je kapacita kondenzátoru, protože síla interakce nábojů se zvyšuje, když se přibližují.
Čím větší je dielektrická konstanta dielektrika mezi deskami, tím větší je kapacita kondenzátoru, protože tím větší je síla elektrického pole mezi deskami.
Viz také:Proč se v elektrických obvodech používají kondenzátory? aKondenzátory a baterie – jaký je rozdíl?