Kapasitor na Parallel Plate: Paglalarawan Formula at mga Application

Ang isang parallel plate capacitor ay isang aparato na maaaring imbakan ang elektrikong kargamento at enerhiya sa anyo ng electric field sa pagitan ng dalawang konduktibong plaka. Ang mga plaka ay nahahati ng isang maliit na distansya at konektado sa isang voltage source, tulad ng bateria. Ang espasyo sa pagitan ng mga plaka ay maaaring punan ng hangin, vacuum, o dielectric material, na isang insulator na maaaring polarizein ng electric field.

Ano ang Parallel Plate Capacitor?

Ang parallel plate capacitor ay inilalarawan bilang isang pagkakayari ng dalawang metal na plaka na may parehong area A at kabaligtarang kargamento Q, na nahahati ng isang distansya d. Ang mga plaka ay konektado sa isang voltage source V, na lumilikha ng electric potential difference sa pagitan nila. Ang electric field E sa pagitan ng mga plaka ay uniform at perpendicular sa mga plaka, tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Ang electric field E sa pagitan ng mga plaka ay ibinigay ng:

kung saan ang V ay ang voltage sa pagitan ng mga plaka, d ay ang separation sa pagitan ng mga plaka, σ ay ang surface charge density sa bawat plaka, at ϵ0 ay ang permittivity of free space.

Ang elektrikong field na E ay nagpapadala ng polarisasyon P sa dielectric na materyal, na ang dipole moment kada unit volume ng materyal. Ang polarisasyon P ay binabawasan ang epektibong elektrikong field E sa loob ng dielectric at tumataas ang capacitance C ng capacitor.

Ang capacitance C ng isang parallel plate capacitor ay ang ratio ng charge Q sa bawat plato sa voltage V sa pagitan ng mga plato:

Ang capacitance C ay depende sa heometriya ng mga plato at ang dielectric na materyal sa pagitan nila. Para sa isang parallel plate capacitor na may hangin o vacuum sa pagitan ng mga plato, ang capacitance C ay ibinigay ng:

kung saan A ang area ng bawat plato at d ang separation sa pagitan ng mga plato.

Para sa isang parallel plate capacitor na may dielectric na materyal sa pagitan ng mga plato, ang capacitance C ay ibinigay ng:

kung saan k ang relative permittivity o dielectric constant ng materyal, na isang dimensionless quantity na sumusukat kung gaano kadali ang materyal ay maaaring ma-polarize ng isang elektrikong field.

Ang relative permittivity k ng isang dielectric na materyal ay laging mas mataas o katumbas ng 1. Ang mas mataas na halaga ng k, mas maraming charge ang maaaring i-store sa capacitor para sa isang given voltage, at kaya mas mataas ang capacitance.

Mga Application ng Parallel Plate Capacitors

Ang mga parallel plate capacitors ay may maraming application sa iba't ibang larangan ng agham at inhenyeriya. Ang ilan sa kanila ay:

• Pagsisilbi bilang Filter: Maaaring gamitin ang mga parallel plate capacitor upang isama ang hindi nais na frequencies o noise mula sa isang electrical signal. Halimbawa, maaari silang hadlangin ang direct current (DC) signals at payagan ang alternating current (AC) signals na lumampas. Maaari rin silang gamitin upang pahusayin ang mga pagbabago ng voltage sa mga power supply.

• Pagtunig: Maaaring gamitin ang mga parallel plate capacitor upang ayusin ang mga electrical circuits upang magresonante sa isang nais na frequency. Halimbawa, maaari silang gamitin sa mga radyo, telebisyon, at iba pang mga communication devices upang piliin ang isang tiyak na channel o frequency band.

• Pagmamasid: Maaaring gamitin ang mga parallel plate capacitor upang masuri ang mga pisikal na bilang tulad ng presyon, temperatura, humidity, displacement, etc. Halimbawa, maaari silang gamitin sa mga microphones, thermometers, hygrometers, accelerometers, etc. Ang capacitance ng isang parallel plate capacitor ay nagbabago depende sa mga pisikal na bilang dahil sa mga pagbabago sa distansya sa pagitan ng mga plato o sa dielectric material sa pagitan nila.

• Pagsisilbing Imprastraktura ng Enerhiya: Maaaring gamitin ang mga parallel plate capacitor upang imbakan ang electrical energy sa kanilang electric fields. Halimbawa, maaari silang gamitin sa mga flashlight, camera, defibrillators, etc. Ang enerhiyang naimbak sa isang parallel plate capacitor ay ibinibigay ng:

kung saan ang U ay ang enerhiyang naimbak sa joules (J), C ay ang capacitance sa farads (F), at V ay ang voltage sa volts (V).

Buod

• Ang parallel plate capacitor ay isang aparato na maaaring imbakan ang electric charge at enerhiya sa isang electric field sa pagitan ng dalawang conductive plates na nahahati ng isang distansya.

• Ang capacitance ng isang parallel plate capacitor ay proporsyonal sa area ng bawat plato at inversely proportional sa distansya sa pagitan nila. Ito rin ay depende sa dielectric material sa pagitan ng mga plato, na binabawasan ang effective electric field at pinapataas ang capacitance.

• Ang parallel plate capacitors ay may maraming aplikasyon sa filtering, tuning, sensing, at energy storage. Maaari silang gamitin upang hadlangin o ipasa ang tiyak na frequencies, pumili ng nais na frequency, sukatin ang mga pisikal na bilang, at imbakan ang electrical energy.

Pinagmulan: Electrical4u.

Pahayag: Igalang ang orihinal, mahahalagang artikulo na karapat-dapat na i-share, kung may labag sa karapatang-ari pakiusap ilipat.