Kapacitet
Kondenzator je uređaj koji pohranjuje električni naboj na dva odvojena vodiča, poput para metalnih ploča. Što više napona gurneš preko njega, više se naboja nagomila — a kapacitet ti govori točno koliko naboja dobivaš za svaki volt. Veće ploče ili manji razmak među njima puštaju kondenzator da drži više naboja pri istom naponu.
Formula
Q = C · V
- Q — naboj (C): količina električnog naboja pohranjena na kondenzatoru
- C — kapacitet (F): koliko naboja kondenzator pohranjuje po voltu
- V — napon (V): električni potisak, ili razlika potencijala, na kondenzatoru
Riješeni primjer
Kondenzator kapaciteta 3 farada spojen je preko baterije od 4 volta. Koliko naboja pohranjuje?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Testiraj se
Isti kondenzator od 3 farada sada je spojen na bateriju od 6 volta. Koliko naboja pohranjuje?
- 24 C
- 2 C
- Točan odgovor: 18 C
Točno! Q = C × V, pa je 3 F × 6 V = 18 C.
Za kondenzator s paralelnim pločama, ako udvostručiš površinu ploča ali zadržiš razmak, što se događa s kapacitetom?
- Točan odgovor: Udvostručuje se
- Ostaje isti
- Prepolovljuje se
Upravo tako! C = ε₀A / d, pa udvostručenje površine ploča A udvostručuje kapacitet.
Gdje ovo vidiš
Ekran osjetljiv na dodir pametnog telefona rešetka je sitnih kondenzatora: prisutnost tvog prsta mijenja lokalni kapacitet, a telefon čita koja se točka promijenila. Čipovi memorije računala milijarde su mikroskopskih kondenzatora, svaki drži naboj za logički bit — nabijen ili ne, jedan ili nula.
Česte greške
Temeljna zabuna je što je kapacitet: C je svojstvo geometrije uređaja — površina ploča i razmak, C = ε₀A / d — a ne nešto što raste jer si ga više napunio. Pri fiksnom kapacitetu, naboj jednostavno prati napon, Q = C · V: kondenzator od 3 F na bateriji od 6 V pohranjuje 18 C, dvostruko od onoga na 3 V. I veći razmak slabi kondenzator — ploče moraju biti bliže, ne dalje, za više pri istom naponu.
Kako se povezuje
Napon na kondenzatoru postoji jer je naboj nagomilan protiv Coulombovog zakona — taj pohranjeni potisak jest ono što geometrija sile prethodne lekcije proizvodi u hardveru. Modul krugova već je sreo ovaj uređaj: RC vremenska konstanta τ = R · C je brzina kojom se puni. Sljedeće, struje otkrivaju da rade nešto sasvim drugo: stvaraju magnetska polja.