Kapacita
Kondenzátor je zařízení, které ukládá elektrický náboj na dvou oddělených vodičích, jako pár kovových desek. Čím větší napětí přiložíš, tím víc náboje se nahromadí — a kapacita ti říká přesně, kolik náboje dostaneš za každý volt. Větší desky nebo menší mezera mezi nimi dovolí kondenzátoru držet víc náboje při stejném napětí.
Vzorec
Q = C · V
- Q — náboj (C): množství elektrického náboje uloženého na kondenzátoru
- C — kapacita (F): kolik náboje kondenzátor ukládá na každý přiložený volt
- V — napětí (V): elektrický tlak, neboli napěťový rozdíl, přes kondenzátor
Řešený příklad
Kondenzátor s kapacitou 3 farady je připojen přes baterii 4 voltů. Kolik náboje uloží?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Ověř se
Tentýž kondenzátor 3 farady je teď připojen k baterii 6 voltů. Kolik náboje uloží?
- 24 C
- 2 C
- Správná odpověď: 18 C
Správně! Q = C × V, takže 3 F × 6 V = 18 C.
Pro deskový kondenzátor — když zdvojnásobíš plochu desek, ale zachováš mezeru, co se stane s kapacitou?
- Správná odpověď: Zdvojnásobí se
- Zůstane stejná
- Způlí se
Přesně! C = ε₀A / d, takže zdvojnásobení plochy desek A zdvojnásobí kapacitu.
Kde to vidíš
Dotyková obrazovka chytrého telefonu je mřížka drobných kondenzátorů: přítomnost prstu změní místní kapacitu a telefon odečte, které místo se změnilo. Paměťové čipy počítačů jsou miliardy mikroskopických kondenzátorů, každý drží náboj za logický bit — nabitý nenabitý, jedna nula.
Časté chyby
Zásadní záměna je, co kapacita je: C je vlastnost geometrie součástky — plochy desek a mezery, C = ε₀A / d — ne něco, co roste proto, že jsi ji víc nabil. Při pevné kapacitě náboj prostě sleduje napětí, Q = C · V: kondenzátor 3 F na baterii 6 V uloží 18 C, dvojnásobek oproti 3 V. A větší mezera kondenzátor oslabuje — desky musí být blíž, ne dál, aby při stejném napětí držely víc.
Jak to souvisí
Napětí na kondenzátoru existuje, protože se náboj nahromadil proti Coulombovu zákonu — to uložené tlačení je to, co hardwarově produkuje geometrie sil z předchozí lekce. Modul obvodů se už s tímto zařízením setkal: časová konstanta RC, τ = R · C, je jak rychle se plní. Dále proudy odhalí, že umí ještě něco jiného: vytvářet magnetická pole.