Capaciteit
Een condensator is een apparaat dat elektrische lading opslaat op twee gescheiden geleiders, zoals een paar metalen platen. Hoe meer spanning je erover zet, hoe meer lading zich opstapelt — en capaciteit vertelt je precies hoeveel lading je per volt krijgt. Grotere platen of een kleinere tussenruimte laten een condensator bij dezelfde spanning meer lading vasthouden.
De formule
Q = C · V
- Q — lading (C): de hoeveelheid elektrische lading die op de condensator is opgeslagen
- C — capaciteit (F): hoeveel lading de condensator per aangelegde volt opslaat
- V — spanning (V): de elektrische duw, of potentiaalverschil, over de condensator
Uitgewerkt voorbeeld
Een condensator met een capaciteit van 3 farad wordt op een batterij van 4 volt aangesloten. Hoeveel lading slaat hij op?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Test jezelf
Dezelfde condensator van 3 farad wordt nu op een batterij van 6 volt aangesloten. Hoeveel lading slaat hij op?
- 24 C
- 2 C
- Juiste antwoord: 18 C
Goed! Q = C × V, dus 3 F × 6 V = 18 C.
Bij een parallelplatencondensator: als je de oppervlakte van de platen verdubbelt maar de tussenruimte gelijk houdt, wat gebeurt er dan met de capaciteit?
- Juiste antwoord: Hij verdubbelt
- Hij blijft gelijk
- Hij wordt gehalveerd
Exact! C = ε₀A / d, dus het verdubbelen van de plaatoppervlakte A verdubbelt de capaciteit.
Waar je dit ziet
Het aanraakscherm van een smartphone is een raster van minieme condensatoren: de aanwezigheid van je vinger verandert de plaatselijke capaciteit, en de telefoon leest af welk plekje veranderde. Geheugenchips in computers zijn miljarden microscopisch kleine condensatoren, die elk lading vasthouden voor één logische bit — geladen of niet geladen, één of nul.
Veelgemaakte fouten
De kernverwarring is wat capaciteit is: C is een eigenschap van de geometrie van het apparaat — plaatoppervlakte en tussenruimte, C = ε₀A / d — niet iets dat groeit omdat je hem meer hebt geladen. Bij vaste capaciteit volgt de lading gewoon de spanning, Q = C · V: een condensator van 3 F op een batterij van 6 V slaat 18 C op, twee keer zoveel als op 3 V. En een grotere tussenruimte verzwakt een condensator — de platen moeten dichter bij elkaar staan, niet verder uit elkaar, om bij dezelfde spanning meer vast te houden.
Hoe het verband houdt
De spanning over een condensator bestaat omdat lading zich opstapelt tegen de wet van Coulomb in — die opgeslagen duw is wat de krachtgeometrie van de vorige les in hardware oplevert. De module schakelingen is dit apparaat al tegengekomen: de RC-tijdconstante τ = R · C geeft aan hoe snel hij zich vult. Hierna blijken stromen iets heel anders te doen: magnetische velden maken.