Mahtuvus
Kondensaator on seade, mis salvestab elektrilaengut kahel lahutatud juhil, nagu paaris metallplaadid. Mida rohkem pinget sa tema peale lükkad, seda rohkem laengut kuhjub — ja mahtuvus ütleb sulle täpselt, kui palju laengut sa saad iga volt kohta. Suuremad plaadid või väiksem vahe nende vahel lasevad kondensaatoril sama pinge juures rohkem laengut hoida.
Valem
Q = C · V
- Q — laeng (C): elektrilaengu hulk, mis kondensaatoril salvestatud on
- C — mahtuvus (F): kui palju laengut kondensaator salvestab iga rakendatud volti kohta
- V — pinge (V): elektriline tõuge ehk potentsiaalide vahe kondensaatori otsas
Lahendatud näide
Kondensaator mahtuvusega 3 faradit on ühendatud 4-voldise patarei otsa. Kui palju laengut ta salvestab?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Kontrolli end
Sama 3-faradine kondensaator on nüüd ühendatud 6-voldise patarei otsa. Kui palju laengut ta salvestab?
- 24 C
- 2 C
- Õige vastus: 18 C
Õigesti! Q = C × V, seega 3 F × 6 V = 18 C.
Plaatkondensaatori jaoks, kui sa kahekordistad plaatide pindala, hoides vahe samana, mis juhtub mahtuvusega?
- Õige vastus: Ta kahekordistub
- Ta jääb samaks
- Ta poolendub
Täpselt! C = ε₀A / d, seega plaatide pindala A kahekordistamine kahekordistab mahtuvuse.
Kus sa seda näed
Nutitelefoni puuteekraan on võre tillukestest kondensaatoritest: sinu sõrme kohalolek muudab kohalikku mahtuvust ja telefon loeb, missugune koht muutus. Arvuti mälukiibid on miljardid mikroskoopilised kondensaatorid, igaüks hoides laengut loogikabitti jaoks — laetud või mitte, üks või null.
Tüüpilised vead
Tuumsegadus on see, mis mahtuvus on: C on seadme geomeetria omadus — plaatide pindala ja vahe, C = ε₀A / d — mitte midagi, mis kasvab sellepärast, et sa teda rohkem laadisid. Fikseeritud mahtuvuse korral laeng lihtsalt jälgib pinget, Q = C · V: 3 F kondensaator 6 V patareil salvestab 18 C, kaks korda rohkem kui 3 V-l. Ja suurem vahe nõrgestab kondensaatorit — plaadid peavad olema lähemal, mitte kaugemal, et sama pinge juures rohkem hoida.
Kuidas see seondub
Kondensaatori otsas olev pinge eksisteerib, sest laeng on kuhjunud vastu Coulombi seadust — see salvestatud tõuge on see, mida eelmise tunni jõugeomeetria raudvaras toodab. Vooluringide moodul kohtus selle seadmega juba: RC ajakonstant τ = R · C on see, kui kiiresti ta täitub. Järgmisena näitavad voolud, et nad teevad veel midagi hoopis muud: teevad magnetvälju.