Kapaciteta
Kondenzator je naprava, ki shranjuje električni naboj na dveh ločenih prevodnikih, kot par kovinskih plošč. Več napetosti, ki jo potiskaš čez, več naboja se nabere — kapaciteta pa ti pove točno, koliko naboja dobiš za vsak volt. Večje plošče ali manjša reža med njima pustita kondenzatorju držati več naboja pri isti napetosti.
Formula
Q = C · V
- Q — naboj (C): količina električnega naboja, shranjena na kondenzatorju
- C — kapaciteta (F): koliko naboja kondenzator shrani na vsak volt, priključen nanj
- V — napetost (V): električni potisk ali napetostna razlika čez kondenzator
Rešen primer
Kondenzator s kapaciteto 3 faradov je priključen čez baterijo 4 voltov. Koliko naboja shrani?
- C = 3 F
- V = 4 V
- Q = C · V
- Q = 3 F × 4 V
Q = 12 C
Preizkusi se
Isti kondenzator 3 faradov je sedaj priključen na baterijo 6 voltov. Koliko naboja shrani?
- 24 C
- 2 C
- Pravilen odgovor: 18 C
Prav! Q = C × V, torej 3 F × 6 V = 18 C.
Za ploščati kondenzator, če podvojiš površino plošč, a obdržiš režo isto, kaj se zgodi s kapaciteto?
- Pravilen odgovor: Podvoji se
- Ostane ista
- Prepolovi se
Točno! C = ε₀A / d, torej podvojitev površine plošč A podvoji kapaciteto.
Kje to vidiš
Pametni zaslon na dotik je mreža drobnih kondenzatorjev: prisotnost tvojega prsta spremeni krajevno kapaciteto, telefon pa prebere, katera točka se je spremenila. Cipke pomnilnika računalnika so milijarde mikroskopskih kondenzatorjev, vsak drži naboj za logični bit — nabit ali ne, ena ali nič.
Pogoste napake
Temeljna zmeda je, kaj kapaciteta je: C je lastnost geometrije naprave — površina plošč in reža, C = ε₀A / d — ne nekaj, kar raste, ker si jo bolj napolnil. Pri fiksni kapaciteti naboj preprosto sledi napetosti, Q = C · V: kondenzator 3 F na bateriji 6 V shrani 18 C, dvakrat od tistega na 3 V. In večja reža oslabi kondenzator — plošči morata biti bližje, ne dlje, da držita več pri isti napetosti.
Kako se povezuje
Napetost na kondenzatorju obstaja, ker je naboj nasutan nasprotno Coulombovemu zakonu — ta shranjeni potisk je tisto, kar geometrija sile prejšnje lekcije proizvede v strojni opremi. Modul krogov je to napravo že srečal: časovna konstanta RC τ = R · C je, kako hitro se napolni. Naprej tokovi razkrijejo, da delajo še nekaj čisto drugega: magnetna polja.