Χωρητικότητα

Η χωρητικότητα είναι μια ιδιότητα ενός ηλεκτρικού αγωγού ή μιας ομάδας αγωγών που καθορίζεται από τον αριθμό των διαχωρισμένων ηλεκτρικών φορτίων που μεταφέρονται σε αυτόν ανά μονάδα μεταβολής του ηλεκτρικού δυναμικού. Η χωρητικότητα περιλαμβάνει επίσης την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο διέρχεται μεταξύ δύο αρχικά αδρανών καλωδίων, και τα δύο φορτίζονται ομοιόμορφα, το ένα θετικά και το άλλο αρνητικά, και σχηματίζεται μια διαφορά δυναμικού μεταξύ τους. Η χωρητικότητα συμβολίζεται με το γράμμα «C» και ορίζεται ως ο λόγος του ποσού της φόρτισης.

Η διαπερατότητα, και κατά συνέπεια η χωρητικότητα πολλών διηλεκτρικών υλικών, δεν εξαρτάται από το συνολικό φορτίο και τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των αγωγών.

Γενικά, η χωρητικότητα ενός πυκνωτή είναι αντιστρόφως ανάλογη με το διάστημα μεταξύ του παρόντος, που είναι παράλληλο. Είναι ευθέως ανάλογο με το μέγεθος της πλάκας και αυξάνεται καθώς αυξάνεται η διαπερατότητα του μονωτικού υλικού.

Μονάδα χωρητικότητας

Είναι πολύ σημαντικό να προσδιορίσετε το μέγεθος ενός πυκνωτή. Η χωρητικότητα του πυκνωτή μετριέται από την ικανότητά του να συγκρατεί φορτίο και το Farad, που πήρε το όνομά του από τον Michael Faraday, είναι η θεμελιώδης μονάδα χωρητικότητας.

Τι είναι ένας πυκνωτής;

Όπως μια μινιατούρα επαναφορτιζόμενη μπαταρία, ο πυκνωτής είναι ένα εξάρτημα που μπορεί να αποθηκεύσει την ενέργεια σε ένα ηλεκτρικό φορτίο που παράγει μια διαφορά δυναμικού (Στατική τάση) μεταξύ των πλακών του. Οι πυκνωτές διατίθενται σε διάφορα μεγέθη και σχήματα, που κυμαίνονται από σφαιρίδια μικρής χωρητικότητας που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα συντονισμού έως τεράστιους πυκνωτές διόρθωσης συντελεστή ισχύος. Ωστόσο, όλοι καταφέρνουν το ίδιο πράγμα:διατηρούν μια χρέωση.

Ένας πυκνωτής, στη βασική του μορφή, είναι κατασκευασμένος από δύο ή περισσότερες από δύο παράλληλες μεταλλικές αγώγιμες πλάκες που δεν συνδέονται μεταξύ τους αλλά διαχωρίζονται ηλεκτρικά με αέρα ή με κάποια μορφή καλού μονωτικού υλικού όπως ελαφρά λιπασμένο χαρτί, μαρμαρυγία, κεραμικό, πλαστικό ή κάποια μορφή υγρού τζελ όπως χρησιμοποιείται σε ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές.

Λειτουργία πυκνωτή

Καθώς το ρεύμα ταξιδεύει μέσω ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, ένας πυκνωτής συσσωρεύει ενέργεια μετρούμενη σε τάση. Και οι δύο πλάκες φορτίζονται εξίσου και όταν η θετική πλάκα αποκτά φορτίο, ένα ισοδύναμο φορτίο ρέει από την αρνητική πλάκα. Ένας πυκνωτής διατηρεί την ενέργεια που συσσωρεύεται όταν το κύκλωμα είναι απενεργοποιημένο, αλλά η μικρή διαρροή είναι συνηθισμένη.

Τρόποι αύξησης της χωρητικότητας ενός πυκνωτή

1. Οι πλάκες (αγωγοί) ενός πυκνωτή είναι πιο κοντά μεταξύ τους.
2. Το διηλεκτρικό είναι το βασικό διαθέσιμο για το σκοπό αυτό.
3. Οι μεγαλύτερες πλάκες έχουν μεγαλύτερη επιφάνεια.

Μετρητής 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 για τους περισσότερους λόγους και στις περισσότερες περιπτώσεις.

Η χωρητικότητα περιγράφεται ως η ποσότητα του ηλεκτρικού φορτίου που αποθηκεύεται μέσα σε έναν αγωγό. Το φαράντ είναι η μονάδα χωρητικότητας. 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.

Παράγοντες που επηρεάζουν την χωρητικότητα

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την χωρητικότητα ενός πυκνωτή είναι-

• Το πρώτο από αυτά είναι το μέγεθος του αγωγού. Η μεγαλύτερη επιφάνεια πλάκας ισούται με υψηλότερη χωρητικότητα. μικρότερη επιφάνεια πλάκας ισούται με χαμηλότερη χωρητικότητα.
• Το μέγεθος του διαστήματος μεταξύ τους είναι η δεύτερη εκτίμηση.
• Όταν όλες οι άλλες παράμετροι είναι ίσες, ο ευρύτερος διαχωρισμός των πλακών οδηγεί σε πολύ μικρή χωρητικότητα. Η μικρότερη απόσταση των πλακών οδηγεί σε μεγαλύτερη χωρητικότητα.
• Μεγαλύτερη διηλεκτρική διαπερατότητα έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη χωρητικότητα, ενώ χαμηλότερη διηλεκτρική διαπερατότητα οδηγεί σε μικρότερη τιμή χωρητικότητας.

Η εξίσωση για την εύρεση της χωρητικότητας

Η χωρητικότητα είναι μόνο συνάρτηση της φυσικής γεωμετρίας των αγωγών και της διαπερατότητας του διηλεκτρικού. Μερικοί βασικοί παράγοντες επηρεάζουν την ποσότητα της χωρητικότητας που δημιουργείται.

C =ɛA/d

Στον δεδομένο τύπο

C =Χωρητικότητα σε Farads

ɛ =Διαπερατότητα διηλεκτρικού

A =Εμβαδόν επικάλυψης πλάκας σε τετραγωνικά μέτρα

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 πυκνωτή.

Με την αλλαγή οποιωνδήποτε φυσικών στοιχείων που ελέγχουν την χωρητικότητα, ένας πυκνωτής μπορεί να είναι ευέλικτος παρά σταθερός σε αξία. Η επιφάνεια της πλάκας ή η ποσότητα της επικάλυψης της πλάκας είναι μια πολύ εύκολη ποσότητα που μπορεί να αλλάξει στη σχεδίαση του πυκνωτή.

Συμπέρασμα

Η χωρητικότητα στη Φυσική είναι ένα σημαντικό θέμα. Αυτή η μονάδα βοηθά ένα άτομο να γνωρίζει όλες τις  ποσότητες ηλεκτρικού φορτίου που είναι αποθηκευμένες μέσα σε έναν αγωγό. Το φαράντ είναι η μονάδα χωρητικότητας. Ο τύπος για την χωρητικότητα, τη μέτρηση της χωρητικότητας και τους παράγοντες που επηρεάζουν την χωρητικότητα.

Η χωρητικότητα είναι μόνο συνάρτηση της φυσικής γεωμετρίας των αγωγών και της διαπερατότητας του διηλεκτρικού.