Paralelni ploščasti kondenzator: Definicija Formula in Uporabe

Paralelni kondenzator je naprava, ki lahko shranjuje električni naboj in energijo v obliki električnega polja med dvema prevodnima ploščama. Plošči sta ločeni z majhnim razdaljami in sta povezani z napetostjo, kot je baterija. Prostor med ploščami je lahko napolnjen z zrakom, vakuumom ali dielektričnim materialom, ki je izolator, ki se lahko polarizira z električnim poljem.

Kaj je paralelni kondenzator?

Paralelni kondenzator je definiran kot ureditev dveh kovinskih plošč enake površine A in nasprotnih nabojov Q, ločenih s razdaljo d. Plošči sta povezani z virom napetosti V, ki ustvari električni potencial med njima. Električno polje E med ploščami je enakomerno in pravokotno na plošči, kot je prikazano na Sliki 1.

Električno polje E med ploščami je podano z:

kjer je V napetost med ploščama, d razdalja med ploščama, σ gostota površinskega naboja na vsaki plošči, in ϵ0 dielektrična konstanta prostora.

Električno polje E inducira polarizacijo P v dielektričnem materialu, ki je dipolni moment na enoto prostornine materiala. Polarizacija P zmanjša učinkovito električno polje E znotraj dielektrika in poveča kapacitivnost C kondenzatorja.

Kapacitivnost C paralelnega kondenzatorja je razmerje med nabojem Q na vsaki plošči in napetostjo V med ploščama:

Kapacitivnost C odvisna je od geometrije plošč in dielektričnega materiala med njimi. Za paralelni kondenzator z zrakom ali vakuumom med ploščama je kapacitivnost C podana z:

kjer je A površina vsake plošče in d razdalja med ploščama.

Za paralelni kondenzator z dielektričnim materialom med ploščama je kapacitivnost C podana z:

kjer je k relativna dielektrična konstanta ali dielektrični koeficient materiala, ki je brezrazsežna količina, ki meri, kako lahkoma se material lahko polarizira z električnim poljem.

Relativna dielektrična konstanta k dielektričnega materiala je vedno večja ali enaka 1. Številčna vrednost k je višja, več naboja lahko shranjuje kondenzator za dano napetost, in s tem višja kapacitivnost.

Uporaba paralelnih kondenzatorjev

Paralelni kondenzatorji imajo mnogo uporab v različnih znanstvenih in tehniških področjih. Nekateri od njih so:

• Filtriranje: Paralelni kondenzatorji se lahko uporabljajo za filtriranje neželenih frekvenc ali šuma iz električnega signala. Na primer, lahko blokirajo neposredni tok (DC) in dovolijo, da premikanje (AC) toke preteče. Lahko se tudi uporabljajo za gladenje napetostnih fluktuacij v napajalnikih.

• Nastavljanje: Paralelni kondenzatorji se lahko uporabljajo za nastavljanje električnih vezij, da resonirajo na želeno frekvenco. Na primer, se lahko uporabljajo v radijih, televizorjih in drugih komunikacijskih napravah za izbiro specifičnega kanala ali frekvenčnega pasma.

• Merjenje: Paralelni kondenzatorji se lahko uporabljajo za merjenje fizikalnih količin, kot so tlak, temperatura, vlaga, premik itd. Na primer, se lahko uporabljajo v mikrofonih, termometrih, higrometrih, pospeševalnikih itd. Kapacitivnost paralelnega kondenzatorja se spreminja zaradi teh fizikalnih količin zaradi sprememb v razdalji med ploščama ali dielektričnega materiala med njimi.

• Shranjevanje energije: Paralelni kondenzatorji se lahko uporabljajo za shranjevanje električne energije v svojih električnih poljih. Na primer, se lahko uporabljajo v bliskavicah, fotoaparatih, defibrilatorjih itd. Energija, shranjena v paralelnem kondenzatorju, je podana z:

kjer je U shranjena energija v džoulih (J), C kapacitivnost v faradih (F) in V napetost v voltih (V).

Povzetek