Co určuje kapacitu kondenzátoru?

Kondenzátor je určen k dočasnému ukládání elektrické energie ve formě potenciální energie kladných a záporných elektrických nábojů oddělených v prostoru, tj. ve formě elektrického pole v prostoru mezi nimi. Elektrický kondenzátor tedy obsahuje tři hlavní součásti: dvě vodivé desky, na kterých jsou oddělené náboje umístěny v nabitém kondenzátoru, a dielektrickou vrstvu umístěnou mezi deskami.

Desky kondenzátoru, v závislosti na typu elektrického výrobku, mohou být vyrobeny různými způsoby, od jednoduchých hliníkových desek svinutých do role s papírovou mezivrstvou až po chemicky oxidované desky nebo pokovenou dielektrickou vrstvu. V každém případě je zde vrstva dielektrika a desky, mezi kterými je pevně upevněna – jedná se v zásadě o kondenzátor.

Dielektrikem může být papír, slída, polypropylen, tantal nebo jiný vhodný elektroizolační materiál s požadovanou dielektrickou konstantou a se správnou elektrickou pevností.

Jak známo, energie elektrických nábojů oddělených v prostoru se rovná součinu množství náboje Q přeneseného (z jednoho tělesa na druhé) a potenciálního rozdílu U mezi nabitými tělesy.

Energie oddělených nábojů na deskách kondenzátoru tedy závisí nejen na počtu oddělených nábojů, ale také na parametrech jeho desek a dielektrika, protože právě dielektrikum, když je polarizováno, ukládá energii ve formě elektrické pole, jehož síla určuje potenciálový rozdíl U mezi oddělenými náboji umístěnými na deskách kondenzátoru.

Protože potenciální rozdíl mezi náboji oddělenými v prostoru závisí na síle elektrického pole a vzdálenosti mezi nimi. V podstatě záleží na tloušťce dielektrika mezi nabitými deskami, pokud mluvíme o kondenzátoru.

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 k sobě navzájem – tím významnější jsou jejich potenciální energie – tím více práce by zdroj EMF vyžadoval k nabití tohoto kondenzátoru.

Oddělením nábojů v procesu přenosu elektronů z jedné desky na druhou vykoná zdroj EMF přesně stejnou práci k nabití kondenzátoru, jehož množství bude shodné s energií nabitého kondenzátoru.

Energie nabitého kondenzátoru tedy kromě množství náboje přesunutého z desky na desku (může být různá) bude záviset na ploše překrytí desek A, na vzdálenosti mezi deskami d, na absolutní dielektrická konstanta dielektrika e.

Tyto definující parametry konstrukce konkrétního kondenzátoru jsou konstantní, jejich poměr dohromady lze nazvat kapacitou kondenzátoru C. Pak můžeme s jistotou říci, že kapacita kondenzátoru C závisí na ploše překrytí desek A , na vzdálenosti mezi nimi d a na dielektrické konstantě dielektrika e.

Závislost kapacity na těchto parametrech je velmi snadno pochopitelná, pokud uvažujeme 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 (v podstatě tloušťka dielektrické vrstvy), tím větší je kapacita kondenzátoru, protože síla interakce mezi náboji se zvyšuje, když se k sobě přibližují.

Čím větší je dielektrická konstanta dielektrika mezi deskami, tím větší je kapacita kondenzátoru, protože tím větší je síla elektrického pole mezi deskami.

Andrey Povny, pobočka BSTU Gomel State Polytechnic College

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Zjednodušte si výpočty elektrických obvodů, parametrů zařízení a dalších elektrotechnických úkolů s touto praktickou aplikací: Online kalkulačka elektrotechniky

Rozvíjejte své profesní dovednosti s katalogem specializovaných kurzů pro technické profesionály – vyberte si vhodný formát a témata.

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: