Kapacitans
En kondensator er en anordning, der lagrer elektrisk ladning på to adskilte ledere, som et par metalplader. Jo mere spænding du lægger over den, jo mere ladning hober sig op — og kapacitansen fortæller dig præcis, hvor meget ladning du får pr. volt. Større plader eller mindre afstand imellem dem lader en kondensator holde mere ladning ved samme spænding.
Formlen
Q = C · V
- Q — ladning (C): mængden af elektrisk ladning lagret på kondensatoren
- C — kapacitans (F): hvor meget ladning kondensatoren lagrer pr. påført volt
- V — spænding (V): det elektriske skub, eller potentialforskellen, over kondensatoren
Udregnet eksempel
En kondensator med en kapacitans på 3 farad tilsluttes over et 4 volt batteri. Hvor meget ladning lagrer den?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Test dig selv
Den samme 3 farad kondensator tilsluttes nu et 6 volt batteri i stedet. Hvor meget ladning lagrer den?
- 24 C
- 2 C
- Korrekt svar: 18 C
Rigtigt! Q = C × V, altså 3 F × 6 V = 18 C.
For en pladekondensator: Hvis du fordobler pladernes areal, men holder afstanden den samme, hvad sker der så med kapacitansen?
- Korrekt svar: Den fordobles
- Den forbliver den samme
- Den halveres
Præcis! C = ε₀A / d, så en fordobling af pladearealet A fordobler kapacitansen.
Hvor du ser det
Pegekærmen på en smartphone er et gitter af bitte små kondensatorer: din fingers tilstedeværelse ændrer den lokale kapacitans, og telefonen aflæser, hvilket punkt der ændrede sig. Computeres hukommelseschips er milliarder af mikroskopiske kondensatorer, der hver især holder ladning til én logisk bit — ladet eller uladet, ét eller nul.
Almindelige fejl
Den centrale forvirring handler om, hvad kapacitans er: C er en egenskab ved anordningens geometri — pladeareal og afstand, C = ε₀A / d — ikke noget, der vokser, fordi du har ladet den mere op. Ved fast kapacitans følger ladningen ganske enkelt spændingen, Q = C · V: en kondensator på 3 F over et 6 V batteri lagrer 18 C, det dobbelte af, hvad den lagrer ved 3 V. Og en større afstand svækker en kondensator — pladerne skal stå tættere på hinanden, ikke længere fra hinanden, for at holde mere ladning ved samme spænding.
Sådan hænger det sammen
Spændingen over en kondensator findes, fordi ladningen er hobet op imod Coulombs lov — det lagrede skub er det, som forrige lektions kraftgeometri frembringer i hardware. Kredsløbsmodulet har allerede mødt denne anordning: RC-tidskonstanten τ = R · C fortæller, hvor hurtigt den fyldes. Dernæst afslører strømmene, at de gør noget helt andet: de skaber magnetfelter.