Kapasitans
En kondensator er en enhet som lagrer elektrisk ladning på to adskilte ledere, som et par metallplater. Jo mer spenning du presser over den, desto mer ladning hoper seg opp — og kapasitansen forteller deg nøyaktig hvor mye ladning du får for hver volt. Større plater eller et mindre gap mellom dem lar en kondensator holde mer ladning ved samme spenning.
Formelen
Q = C · V
- Q — ladning (C): mengden elektrisk ladning lagret på kondensatoren
- C — kapasitans (F): hvor mye ladning kondensatoren lagrer per volt påført
- V — spenning (V): det elektriske presset, eller potensialforskjellen, over kondensatoren
Utarbeidet eksempel
En kondensator med en kapasitans på 3 farad er koblet over et batteri på 4 volt. Hvor mye ladning lagrer den?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Test deg selv
Den samme kondensatoren på 3 farad er nå koblet til et batteri på 6 volt i stedet. Hvor mye ladning lagrer den?
- 24 C
- 2 C
- Riktig svar: 18 C
Riktig! Q = C × V, så 3 F × 6 V = 18 C.
For en parallellplate-kondensator, hvis du dobler arealet av platene men beholder gapet det samme, hva skjer med kapasitansen?
- Riktig svar: Den dobler seg
- Den forblir den samme
- Den halveres
Nøyaktig! C = ε₀A / d, så dobling av platearealet A dobler kapasitansen.
Der du ser dette
En smarttelefons berøringsskjerm er et rutenett av bittesmå kondensatorer: fingerens tilstedeværelse endrer den lokale kapacitansen, og telefonen leser hvilken flekk som endret seg. Dataminnebrikker er milliarder av mikroskopiske kondensatorer, som hver holder ladning for en logikkbit — ladet eller ikke, én eller null.
Vanlige feil
Kjerneforvirringen er hva kapasitans er: C er en egenskap ved enhetens geometri — plateareal og gap, C = ε₀A / d — ikke noe som vokser fordi du ladet det mer. Ved fast kapasitans følger ladningen enkelt og greit spenningen, Q = C · V: en kondensator på 3 F koblet til et batteri på 6 V lagrer 18 C, dobbelt av hva den lagrer ved 3 V. Og et større gap svekker en kondensator — platene må være nærmere, ikke lenger unna, for å holde mer ved samme spenning.
Hvordan det henger sammen
Spenningen over en kondensator finnes fordi ladning er stablet opp mot Coulombs lov — det lagrede presset er hva forrige leksjons kraftgeometri produserer i maskinvare. Kretsmodulen møtte allerede denne enheten: RC-tidskonstanten τ = R · C er hvor raskt den fylles. Neste avslører strømmer at de gjør noe annet fullstendig: lager magnetfelt.