Parallelplatekondensator: Definisjon Formel og Anvendelser
En flater kapasitor er et enhet som kan lagre elektrisk ladning og energi i form av et elektrisk felt mellom to ledende plater. Platerne er separert med en liten avstand og koblet til en spennings kilde, som for eksempel en batteri. Plassen mellom platene kan fylles med luft, vakuum eller et dielektrisk materiale, som er en isolator som kan polariseres av et elektrisk felt.
Hva er en flatter kapasitor?
En flatter kapasitor defineres som en oppstilling av to metallplater med lik areal A og motsatt lading Q, separert av en avstand d. Platene er koblet til en spenningskilde V, som skaper en elektrisk potensial forskjell mellom dem. Det elektriske feltet E mellom platene er uniformt og vinkelrett på platene, som vist i figur 1.
Det elektriske feltet E mellom platene uttrykkes som:
der V er spenningen over platene, d er avstanden mellom platene, σ er overflateladdingsdempingen på hver plate, og ϵ0 er permittiviteten til fri rom.
Det elektriske feltet E inducerer en polarisering P i det dielektriske materialet, som er dipolmoment per enhetsvolum. Polaritasjonen P reduserer det effektive elektriske feltet E inne i det dielektriske materialet og øker kapasitansen C til kapasitoren.
Kapasitansen C til en flatter kapasitor er forholdet mellom ladingen Q på hver plate til spenningen V over platene:
Kapasitansen C avhenger av geometrien til platene og det dielektriske materialet mellom dem. For en flatter kapasitor med luft eller vakuum mellom platene, er kapasitansen C gitt ved:
der A er arealet av hver plate, og d er avstanden mellom platene.
For en flatter kapasitor med et dielektrisk materiale mellom platene, er kapasitansen C gitt ved:
der k er den relative permittiviteten eller dielektrisk konstant for materialet, som er en dimensjonsløs størrelse som måler hvor lett materialet kan polariseres av et elektrisk felt.
Den relative permittiviteten k til et dielektrisk materiale er alltid større enn eller lik 1. Jo høyere verdi k har, jo mer lading kan lagres på kapasitoren for en gitt spenning, og dermed høyere kapasitans.
Anvendelser av flatter kapasitorer
Flatter kapasitorer har mange anvendelser i ulike felt av vitenskap og teknikk. Noen av dem er:
Filtrering: Flatter kapasitorer kan brukes til å filtrere bort uønskede frekvenser eller støy fra et elektrisk signal. For eksempel kan de blokkere direkte strøm
Anbefalt
