Παράγοντες που επηρεάζουν την χωρητικότητα

Όπως μια μινιατούρα επαναφορτιζόμενη μπαταρία, ένας πυκνωτής είναι ένα εξάρτημα που μπορεί να αποθηκεύσει ενέργεια σε ένα ηλεκτρικό φορτίο. Παράγει μια διαφορά δυναμικού (στατικής τάσης) μεταξύ των πλακών του. Οι πυκνωτές διατίθενται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη, που κυμαίνονται από πυκνωτές που μοιάζουν με σφαιρίδια που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα συντονισμού έως πυκνωτές διόρθωσης τεράστιας ισχύος ή ενέργειας. Όλοι καταφέρνουν το ίδιο πράγμα:διατηρούν τη χρέωση.

Ένας πυκνωτής, στη βασική του μορφή, ένας πυκνωτής είναι κατασκευασμένος από δύο ή περισσότερες παράλληλες μεταλλικές αγώγιμες πλάκες. Αυτές οι πλάκες διαχωρίζονται ελαφρώς με αέρα ή οποιοδήποτε μονωτικό υλικό, όπως ελαφρά λιπασμένο χαρτί, πλαστικό, μαρμαρυγία, κεραμικό ή υγρό τζελ (χρησιμοποιείται σε ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές). Το διηλεκτρικό είναι ένα μονωτικό στρώμα που υπάρχει μεταξύ των πλακών ενός πυκνωτή.

Τι είναι η χωρητικότητα;

Η χωρητικότητα είναι μια ιδιότητα ενός ηλεκτρικού αγωγού ή μιας ομάδας αγωγών. Καθορίζεται από τον αριθμό των διαχωρισμένων ηλεκτρικών φορτίων ανά μονάδα μεταβολής του ηλεκτρικού δυναμικού. Η χωρητικότητα περιλαμβάνει επίσης αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας.

Όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο διέρχεται μεταξύ δύο αρχικά αδρανών καλωδίων, και τα δύο φορτίζονται ομοιόμορφα. Το ένα μεταβάλλεται θετικά ενώ το άλλο φορτίζεται αρνητικά. Ως αποτέλεσμα, αναπτύσσεται μια διαφορά δυναμικού μεταξύ τους.

Η χωρητικότητα συμβολίζεται με το γράμμα «C». Ορίζεται ως ο λόγος του ποσού φόρτισης (q) σε κάθε αγωγό προς τη διαφορά δυναμικού (V) μεταξύ τους.

Η χωρητικότητα καθορίζεται από τη γεωμετρία του σχεδιασμού (π.χ. το μέγεθος των πλακών και την απόσταση μεταξύ τους) και τη διαπερατότητα του διηλεκτρικού υλικού μεταξύ των πλακών του πυκνωτή. Η διαπερατότητα, και κατά συνέπεια η χωρητικότητα των διηλεκτρικών υλικών, δεν εξαρτάται από το συνολικό φορτίο και τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των αγωγών.

Γενικά, η χωρητικότητα είναι αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση μεταξύ των παράλληλων πλακών ενός πυκνωτή και ευθέως ανάλογη με το μέγεθος των πλακών. Αυξάνεται καθώς αυξάνεται η διαπερατότητα του διηλεκτρικού υλικού.

Τύπος χωρητικότητας

Η χωρητικότητα είναι συνάρτηση της φυσικής γεωμετρίας των αγωγών και της διαπερατότητας του διηλεκτρικού. Ορισμένοι παράγοντες επηρεάζουν την χωρητικότητα ενός αγωγού.

Μεταβάλλοντας τα φυσικά στοιχεία που ελέγχουν την χωρητικότητα, ένας πυκνωτής μπορεί να γίνει ευέλικτος. Η περιοχή της πλάκας ή η έκταση της επικάλυψης της πλάκας μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τη σχεδίαση του πυκνωτή.

C =ɛAd

Στον δεδομένο τύπο,

C =χωρητικότητα σε Farads,

ɛ =διαπερατότητα διηλεκτρικού,

A =εμβαδόν επικάλυψης πλάκας σε τετραγωνικά μέτρα και

d =η απόσταση μεταξύ των πλακών σε μέτρα.

Ανάλογα με την εφαρμογή, η χωρητικότητα κάθε πυκνωτή μπορεί να είναι σταθερή ή μεταβλητή. Σύμφωνα με την εξίσωση, το «C» επηρεάζεται από το φορτίο και την τάση. Στην πραγματικότητα, καθορίζεται από τη μορφή και το μέγεθος του πυκνωτή και του μονωτή που χρησιμοποιείται μεταξύ των πλακών του.

Μέτρηση χωρητικότητας

Ένας μετρητής χωρητικότητας είναι ένα κομμάτι ηλεκτρικού εξοπλισμού δοκιμής που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της χωρητικότητας, τις περισσότερες φορές των διακριτών πυκνωτών. Ο πυκνωτής πρέπει να αποσυνδεθεί από το κύκλωμα κατά τη δοκιμή της χωρητικότητάς του.

Η χωρητικότητα περιγράφεται ως η ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου που αποθηκεύεται μέσα σε έναν αγωγό. Η μονάδα χωρητικότητας είναι Farad. Με άλλους όρους, η χωρητικότητα μπορεί να οριστεί ως η ικανότητα ενός πυκνωτή να συγκρατεί ένα φορτίο. Όσο υψηλότερη είναι η τιμή χωρητικότητας, τόσο περισσότερη φόρτιση μπορεί να κρατήσει ένας πυκνωτής.