Kapacitás
A kondenzátor olyan eszköz, amely elektromos töltést tárol két elválasztott vezetőn, például egy fémlapárán. Minél nagyobb feszültsést tolysz rá, annál több töltés halmozódik fel — és a kapacitás megmondja pontosan, mennyi töltést kapsz minden voltból. Nagyobb lemezek vagy kisebb rés köztük lehetővé teszik, hogy a kondenzátor ugyanazon a feszültségen több töltést tartsanak.
A képlet
Q = C · V
- Q — töltés (C): a kondenzátoron tárolt elektromos töltés mennyisége
- C — kapacitás (F): mennyi töltést tárol a kondenzátor minden alkalmazott voltontánként
- V — feszültség (V): az elektromos tolóerő, vagyis a potenciálkülönbség a kondenzátoron át
Megoldott példa
Egy 3 farad kapacitású kondenzátort egy 4 voltos elemre kötnek. Mennyi töltést tárol?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Teszteld magad
Ugyanazt a 3 farados kondenzátort most 6 voltos elemre kötik. Mennyi töltést tárol?
- 24 C
- 2 C
- Helyes válasz: 18 C
Helyes! Q = C × V, tehát 3 F × 6 V = 18 C.
Párhuzamos lemezes kondenzátornál, ha megduplázod a lemezek területét, de a rést ugyanakkorán hagyod, mi történik a kapacitással?
- Helyes válasz: Megduplázódik
- Változatlan marad
- Felére csökken
Pontosan! C = ε₀A / d, tehát a lemezterület A megduplázása megduplázza a kapacitást.
Hol találkozol vele
Egy okostelefon érintőképernyője apró kondenzátorok rácsa: az ujjad jelenléte megváltoztatja a helyi kapacitást, és a telefon leolvassa, melyik pont változott. A számítógép memóriachipjei milliárdnyi mikroszkopikus kondenzátorból állnak, mindegyik egy logikai bit töltését tárolja — töltve vagy nem, egy vagy nulla.
Gyakori hibák
A központi zavar az, hogy mi is a kapacitás: C az eszköz geometriájának tulajdonsága — a lapok területe és a rés, C = ε₀A / d —, nem valami, ami azért nő, mert jobban feltöltötted. Rögzített kapacitásnál a töltés egyszerűen követi a feszültséget, Q = C · V: egy 3 F-os kondenzátor egy 6 V-os telepen 18 C-ot tárol, kétszer annyit, mint 3 V-on. És egy nagyobb rés gyengíti a kondenzátort — a lapoknak közelebb kell lenniük, nem távolabb, hogy ugyanazon a feszültségen többet tároljanak.
Hogyan kapcsolódik
A kondenzátoron mérhető feszültség azért létezik, mert a töltés felhalmozódik a Coulomb-törvénnyel szemben — ez a tárolt tolóerő az, amit az előző lecke erőgeometriája hardverben termel. Az áramkörök modul már találkozott ezzel az eszközzel: az RC időállandó τ = R · C mutatja, milyen gyorsan töltődik fel. A következő lecke, az áramok, felfedik, hogy egészen mást is csinálnak: mágneses mezőket hoznak létre.