Ποια είναι η ηλεκτρική χωρητικότητα;

Συχνά στα μαθήματα φυσικής σχολής ένας δάσκαλος,εξηγώντας το θέμα της ηλεκτρικής ενέργειας, καταφεύγει στη σύγκριση του ηλεκτρικού ρεύματος με τη ροή του νερού. Σε πολλές περιπτώσεις, αν και όχι πάντα, για να καταστεί ευκολότερη η κατανόηση των διαδικασιών που συμβαίνουν, μια τέτοια σύγκριση είναι απολύτως αποδεκτή. Στην πραγματικότητα, ακόμη και η ίδια η λέξη "ρεύμα" χρησιμοποιείται ειδικά για τα υγρά. Και τι είναι η ικανότητα; Αυτό είναι ένα από τα χαρακτηριστικά του αντικειμένου, η ικανότητά του να περιέχει οτιδήποτε. Για παράδειγμα, όλοι γνωρίζουν ότι η χωρητικότητα ενός βάζου είναι 3 λίτρα. Προφανώς, η ποσότητα του συσσωρευμένου νερού εξαρτάται άμεσα από την χωρητικότητα του σκάφους. Έτσι, αν πάρετε δύο κουβάδες, για παράδειγμα, 8 και 12 λίτρα, τότε είναι ίσοι σε ύψος, αλλά μόνο σε διάμετρο. Η έννοια της "ηλεκτρικής χωρητικότητας" από αυτή την άποψη είναι πολύ παρόμοια. Για παράδειγμα, μία από τις παραμέτρους που επηρεάζει την χωρητικότητα είναι οι διαστάσεις. Η ηλεκτρική ικανότητα (EE) είναι η ικανότητα συσσώρευσης και διατήρησης μιας συγκεκριμένης ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας. Οποιοδήποτε αγώγιμο υλικό διαθέτει ένα ορισμένο EE, ανάλογα με έναν αριθμό παραμέτρων. Η διαδικασία συσσώρευσης φόρτισης είναι δυνατή σε περίπτωση που δεν υπάρχει δυνατότητα ροής της σε άλλο αντικείμενο που έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα.

Η ηλεκτρική χωρητικότητα μπορεί να εκφράζεται μέσω ενός τύπου που λαμβάνει υπόψη την ικανότητα να συσσωρεύει ένα φορτίο (δυναμικό - v) και την τιμή του ίδιου του φορτίου (q). Σημειώνεται με το γράμμα "c":

c = q / v

Η ηλεκτρική χωρητικότητα μετριέται σε φάρες. Ωστόσο, δεδομένου ότι αυτή η τιμή είναι αρκετά μεγάλη, στα σύγχρονα ηλεκτρονικά κυκλώματα χρησιμοποιούνται συχνά μικρο- και πικοφαράδες. Οι μεγάλες χωρητικότητες χρησιμοποιούνται μόνο σε συγκεκριμένες συσκευές και υπολογισμούς. Κατά συνέπεια, τα προθέματα "micro and pico" είναι 1 * 10 στους -6 και -12 βαθμούς. Οι διεργασίες που συμβαίνουν μπορούν εύκολα να περιγραφούν μέσω της ηλεκτρικής χωρητικότητας ενός μοναχικού αγωγού.

Φανταστείτε έναν αγωγό μέσαένα μη αγώγιμο ρεύμα μέσο στο οποίο δεν υπάρχουν εξωτερικά πεδία. Συνδέστε το στην πηγή τροφοδοσίας. Μερικά ηλεκτρόνια εισέρχονται στη δομή του υλικού, δημιουργώντας ένα πλεονάζον δυναμικό, δηλαδή, αυτές οι χρεώσεις μπορούν να εκτελούν εργασία κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες (δημιουργούν ένα κύκλωμα). Διανέμονται στην επιφάνεια με μια ορισμένη πυκνότητα, η οποία εξαρτάται από τη χωρική διαμόρφωση του αγωγού και τις διαστάσεις του. Γύρω από κάθε φορτίο του σημείου υπάρχει ένα ηλεκτρικό πεδίο που επηρεάζει όλα τα άλλα τμήματα του αγωγού. Το δυναμικό ενός τέτοιου μοναχικού αγωγού είναι σε άμεση αναλογία με το φορτίο. Η αναλογία του δεδομένου φορτίου (q) στο δυναμικό (Fi) του αγωγού που εξετάζεται είναι αμετάβλητη, αφού εξαρτάται μόνο από τις διαστάσεις (μέγεθος, σχήμα) και τη διηλεκτρική σταθερά του μέσου. Στο παράδειγμα, δεν είναι τίποτα που δείχνει ο μοναχικός εξερευνητής. Αν υπάρχουν άλλα σώματα δίπλα σε αυτό, το ηλεκτρικό πεδίο των επιβαρύνσεων της μονάδας θα προκαλέσει στα γύρω σώματα τη δυνατότητα του αντίθετου σημείου, το οποίο θα επηρεάσει την τελική τιμή (θα είναι μικρότερη).

Το απλούστερο στοιχείο που χρησιμοποιεί ιδιότητεςσυσσωρευτεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα είναι ένας πυκνωτής. Είναι δύο αγωγοί που χωρίζονται από ένα διηλεκτρικό υλικό. Η ιδιαιτερότητά του είναι ότι το παραγόμενο ηλεκτρικό πεδίο "δεσμεύεται" μεταξύ των πλακών (αντίθετα τμήματα των αγωγών) και πρακτικά δεν επηρεάζει τα περιβάλλοντα σώματα και επομένως δεν χάνεται το δυναμικό για εξωτερική εργασία.

Μπορείτε να αυξήσετε την χωρητικότητα με διάφορους τρόπους:

• μειώστε το κενό μεταξύ των πλακών. Η ατέρμονη μείωση είναι αδύνατη, καθώς μπορεί να συμβεί βλάβη ενός μη αγώγιμου μέσου, πράγμα που οδηγεί σε απώλεια χρέωσης.
• επιλέξτε μη αγώγιμο υλικό με υψηλή αντοχή στην διάσπαση.
• αυξήστε την περιοχή των πλακών. Προκειμένου να διατηρηθούν αποδεκτές διαστάσεις του πυκνωτή, η χωρική διάταξη των πλακών συχνά αλλάζει. Για παράδειγμα, δύο αγωγοί είναι στριμμένοι σε δακτυλίους που χωρίζονται από μονωτήρα.