Kapacita vodiče, kondenzátor

Připojíme-li osamocený vodič ke svorce zdroje, získá vodič stejný potenciál jaký má svorka. Náboj na vodiči je přímo úměrný jeho potenciálu: . Konstanta úměrnosti se nazývá kapacita vodiče a je závislá na velikosti a tvaru vodiče; (farad).

Jednotka farad je velká – proto se používají jednotky dílčí. Běžná kapacita kondenzátorů se pohybuje v pF až mF.

Potenciál osamoceného kulového vodiče o poloměru R na jeho povrchu je: . Kapacita kulového vodiče tedy je:

Kapacita osamoceného vodiče je malá, mnohem větší kapacitu má soustava dvou plochých vodičů oddělených od sebe vrstvou dielektrika (vzduch, slída, …) – kondenzátor. Nejjednodušší je deskový kondenzátor bez dielektrika (tj. mezi deskami je vzduch), který je tvořen dvěma rovnoběžnými deskami, jejichž účinná plocha má obsah S a jejichž vzdálenost je d. Připojíme-li tento kondenzátor ke svorkám zdroje, vznikne na desce s vyšším potenciálem náboj +Q, na druhé náboj -Q.

Rovnost absolutních hodnot obou nábojů je důsledkem jejich vzájemného silového působení.

Mezi deskami vznikne homogenní elektrostatické pole s intenzitou (vně kondenzátoru se elektrostatické pole obou desek vzájemně ruší). Elektrická intenzita mezi deskami kondenzátoru je dána také vztahem . Srovnáním obou vztahů dostaneme: . Kapacita deskového kondenzátoru je tedy dána vztahem: .

Pokud vyplníme prostor mezi deskami kondenzátoru dielektrikem, jeho kapacita se zvětší. Pro připojení tohoto kondenzátoru ke zdroji napětí vznikne opět elektrostatické pole s intenzitou . K tomu je ale nutno přivést na desky větší náboj než v případě kondenzátoru bez dielektrika – musíme překonat účinek vázáných nábojů vzniklých polarizací dielektrika. Platí . Analogickým postupem jako u kondenzátoru bez dielektrika dostaneme . Vzhledem k tomu, že , kapacita kondenzátoru s dielektrikem s relativní permitivitou se oproti kondenzátoru bez dielektrika zvýší krát..


Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.