Rööpplaadikondensaator: definitsioon, valem ja rakendused

Paralleelplaatkapasitor on seade, mis saab säilitada elektrilist laengut ja energiat elektriväljana kahes juhavas plaatina. Plaadid on eraldatud väikese kaugusega ja ühendatud voltagi allikaga, näiteks akuga. Plaatide vahelise ruumi saab täita õhus, vakuumis või dielektrilisel materjalil, mis on isolator, mida elektriväli saab polariseerida.

Mis on paralleelplaatkapasitor?

Paralleelplaatkapasitor defineeritakse kui kahes võrdse pindalaga metallplaatide paigutus, mis on vastandlaadiga Q ja eraldatud kaugusega d. Plaadid on ühendatud voltagi allikaga V, mis loob nende vahel elektrilise potentsiaali erinevuse. Plaatide vaheline elektriväli E on ühtlane ja risti plaatidega, nagu näidatakse Joonis 1-s.

Plaatide vaheline elektriväli E antakse valemiga:

kus V on plaatide vaheline voltagi, d on plaatide vaheline kaugus, σ on pindala laengutihe igal plaatil ja ϵ0 on vaba ruumi permittivsus.

Elektriväli E induktseerib dielektrilises materjalis polariseerumise P, mis on materjali dipoolmomendi tihedus. Polariseerumine P vähendab efektiivset elektrivälja E dielektrilises materjalises ja suurendab kapasitantsi C kapasitoris.

Paralleelplaatkapasitori kapasitants C on igal plaatil oleva laenguga Q suhe plaatide vahelise voltagiga V:

Kapasitants C sõltub plaatide geomeetriast ja nende vahelisest dielektrilisest materjalist. Paralleelplaatkapasitori korral, kus plaatide vahel on õhk või vakuum, kapasitants C antakse valemiga:

kus A on igale plaatile jääv pindala ja d on plaatide vaheline kaugus.

Paralleelplaatkapasitori korral, kus plaatide vahel on dielektriline materjal, kapasitants C antakse valemiga:

kus k on materjali suhteline permittivsus või dielektriline konstant, mis on mõõtmatu suurus, mis mõõdab, kuidas materjali saab elektriväljaga polariseerida.

Dielektrilise materjali suhteline permittivsus k on alati suurem või võrdne 1-ga. Mida suurem on k väärtus, seda rohkem laengut saab kapasitor säilitada kindlal voltagil, ja nii suurem on kapasitants.

Paralleelplaatkapasitorite rakendused

Paralleelplaatkapasitoridel on palju rakendusi erinevates teadus- ja insenerivaldkondades. Nende hulka kuuluvad:

• Filtreerimine: Paralleelplaatkapasitoreid saab kasutada ebaingeldate sageduste või müra filtreerimiseks elektrilisest signaalist. Näiteks saavad need blokeerida otseste voolude (DC) signaalid ja lubada vahelduvaid voolu (AC) signaalid läbipaista. Neid saab kasutada ka voltagi lülitustes.

• Tuneerimine: Paralleelplaatkapasitoreid saab kasutada elektrooniliste tsirkuitide tuneerimiseks, et neid saaks soovitud sagedusele tuua. Näiteks saavad need kasutuda raadio- ja televisioonis, et valida kindel kanal või sageduspiirkond.

• Mõõtmine: Paralleelplaatkapasitoreid saab kasutada füüsikalistele suurustele, nagu rõhk, temperatuur, niiskus, nihke jne mõõtmiseks. Näiteks saavad need kasutuda mikrofoonides, termomeetrites, niiskusmõõturites, kiirendusmõõturites jne. Paralleelplaatkapasitori kapasitants muutub nende füüsikaliste suuruste muutumisel, sest plaatide vaheline kaugus või dielektriline materjal nende vahel muutub.

• Energiasäilitamine: Paralleelplaatkapasitoreid saab kasutada elektrilise energi säilitamiseks nende elektriväljades. Näiteks saavad need kasutuda pilksumispistoolides, kaamerades, defibrillatoorites jne. Paralleelplaatkapasitori energiasäilitamine antakse valemiga:

kus U on säilitatud energia joules (J), C on kapasitants faradis (F) ja V on voltagi voltsides (V).

Kokkuvõte

• Paralleelplaatkapasitor on seade, mis saab säilitada elektrilist laengut ja energiat elektriväljana kahes juhavas plaatina, mis on eraldatud väikese kaugusega.

• Paralleelplaatkapasitori kapasitants on proportsionaalne iga plaatide pindalaga ja pöördproportsionaalne nende vahelise kaugusega. See sõltub ka dielektrilisest materjalist, mis nende vahel asub, mis vähendab efektiivset elektrivälja ja suurendab kapasitantsi.

• Paralleelplaatkapasitoreid saab kasutada filtreerimiseks, tuneerimiseks, mõõtmiseks ja energiasäilitamiseks. Neid saab kasutada, et blokeerida või lubada läbipaista teatud sagedusi, valima soovitud sagedust, mõõta füüsikalisi suurusi ja säilitada elektrilist energiat.

Allikas: Electrical4u.

Avaldamisõigus: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.