Kapacita kondenzátoru: vzorce a příklady stanovení kapacity

Všichni víme o elektrickém proudu, vodivosti a odporu. Ale kapacita je další důležitou součástí pochopení pojmu elektřina. Možná jste slyšeli, že elektřinu nelze uložit do ničeho. To však není pravda – kondenzátory jsou schopny akumulovat elektrický náboj. Podívejme se blíže na pojem kondenzátory a kapacita. Začněme kondenzátorem.

Kondenzátor je tvořen dvěma vodiči proti sobě, mezi které je vloženo dielektrikum, tedy izolační materiál. Tyto dva vodiče se nazývají desky kondenzátoru.

Hlavní charakteristikou kondenzátorů je velikost kapacity.

Kapacita kondenzátoru – vzorec

Kapacita kondenzátoru není nic jiného než schopnost kondenzátoru ukládat energii ve formě elektrického náboje. Jinými slovy, kapacita je akumulační kapacita kondenzátoru. Kapacita se měří ve faradech.

Kapacitu lze vypočítat, když je znám náboj Q a napětí V kondenzátoru:

Kapacita se používá k popisu toho, kolik náboje může každý vodič pojmout. Představuje poměr náboje k aplikovanému potenciálu.

Každý předmět, který lze elektricky nabít, vykazuje kapacitu. Kondenzátor se dvěma paralelními deskami je běžnou formou zařízení pro ukládání energie. Kapacita je reprezentována paralelním uspořádáním desek a je definována z hlediska akumulace náboje. Když je kondenzátor plně nabitý, existuje potenciální rozdíl mezi jeho deskami a čím větší je plocha desek a čím menší je vzdálenost mezi nimi, tím větší bude náboj na kondenzátoru a tím větší bude jeho kapacita .

Pokud jsou kondenzátory zapojeny do série, je vzorec pro kapacitu vyjádřen takto:

Pokud jsou kondenzátory zapojeny paralelně, je kapacitní vzorec vyjádřen takto:

Kde C1, C2, C3……. Cn jsou kondenzátory a kapacita se vyjadřuje ve faradech.

Určete kapacitu kondenzátoru, jestliže protéká 5 coulombů náboje a je aplikován potenciál 2 V.

Použité napětí V je 2 V.

Kapacitní vzorec je definován jako

Určete kapacitu, pokud jsou připojeny kondenzátory 6 F a 5 F.

Vzorec sériové kapacity je definován jako

Cs = 1 / C1 + 1 / C2

Kapacita v paralelním vzorci je definována jako

Existují tři typy kondenzátorů:

1. Kondenzátor je plochý;
2. Válcový kondenzátor
3. Kondenzátor je kulový.

Plochý kondenzátor

Tento kondenzátor je tvořen dvěma kovovými deskami, které nazýváme A a B, umístěnými ve vzdálenosti d.

Dvě vodivé desky A a B jsou desky kondenzátoru, d je jejich vzdálenost, navíc protože jsou obě desky rovnoběžné, jejich povrchy jsou stejné.

Víme, že uvnitř těchto dvou povrchů je elektrické pole rovnoměrné a vně je nulové

Vypočítáme potenciální rozdíl mezi dvěma deskami

Jakmile je rozdíl potenciálů znám, můžeme vypočítat kapacitu kondenzátoru s paralelními deskami.

Nahradíme dříve nalezený potenciální rozdíl

Válcový kondenzátor

Kondenzátor slouží k uložení velkého množství elektrického proudu na malý prostor. Válcový kondenzátor obsahuje dutý nebo plný válcový vodič obklopený soustředným dutým kulovým válcem. Kondenzátory jsou široce používány v elektromotorech, mlýnech, elektrických odšťavňovačích a dalších elektrických nástrojích. Rozdíl potenciálů mezi kondenzátory je různý. Existuje mnoho elektrických obvodů, ve kterých musí být kondenzátory vhodně seskupeny, aby se získala požadovaná kapacita. Existují dva obecné režimy, včetně kondenzátorů v sérii a kondenzátorů paralelně. Jednotkou kapacity je Farad (F).

Často se používá k ukládání elektrického náboje. Válcový kondenzátor je typ kondenzátoru, který má tvar válce, který má vnitřní poloměr jako a a vnější poloměr jako b.

Vzorec pro válcový kondenzátor:

C = objem válců
L = délka válce
a = vnitřní poloměr válce,
b = vnější poloměr
εₒ= permitivita volného prostoru (8.85×10ˉ¹²)

Válcový kondenzátor o délce 8 cm se skládá ze dvou kroužků s vnitřním poloměrem 3 cm a vnějším poloměrem 6 cm Najděte kapacitu kondenzátoru.

vnitřní poloměr a = 3 cm

vnější poloměr b = 6 cm

Vzorec pro válcový kondenzátor:

Kulový kondenzátor

Tento kondenzátor se skládá z plného nebo dutého kulového vodiče obklopeného dalším dutým soustředným kulovým tvarem o jiném poloměru.

Vzorec pro určení kapacity kulového kondenzátoru

r ₁ = vnitřní poloměr

r ₂ = vnější poloměr

ε = dielektrický potenciál (8,85 x 10-12 F/m)

Hodnota kapacity dvou různých kondenzátorů může být stejná, ale jmenovité napětí obou kondenzátorů se může lišit. Vezměme dva kondenzátory – jeden s nízkým jmenovitým napětím a druhý s vysokým. Pokud nahradíme kondenzátor s nižším jmenovitým napětím kondenzátorem s vyšším jmenovitým napětím, dostaneme menší kondenzátor. K tomu může dojít v důsledku náhlého zvýšení napětí.

Nemáte čas se sami rozhodovat?