KONDENZÁTOR
Jak závisí kapacita deskového kondenzátoru na jeho parametrech?
Deskový kondenzátor se skládá ze dvou rovnoběžných vodivých desek oddělených od sebe tenkou vrstvou vzduchu.
Co je to kapacita kondenzátoru?
Změnu kapacity při změně parametrů kondenzátoru můžete sledovat ve video ukázce jako změnu napětí při stálém náboji na deskách kondenzátoru. Proč?
Pomůcky: deskový kondenzátor, elektrostatický voltmetr, vinidurová tyč a textilie, polystyren
Desky kondenzátoru (kondenzátor je umístěn na polystyrenu, aby bylo minimalizováno odvádění náboje do země) jsou připojeny k elektrostatickému voltmetru. Jedna deska (levá) je uzemněná. Demonstrátor nabije neuzemněnou desku pomocí vinidurové tyče třené textilií. Voltmetr ukáže výchylku.
Sledujte na videu, jak se mění výchylka napětí, když demonstrátor pootáčí uzemněnou deskou vůči druhé desce (aniž by měnil vzdálenost desek, také náboj kondenzátoru zůstává stálý).
Jak se změní napětí při otočení desky tak, že plochy desek se nepřekrývají celé?
Část plochy desek, kde se desky překrývají se nazývá efektivní (účinný) plošný obsah desek.
Jak se při této změně mění kapacita? Roste nebo klesá?
(Nejprve si uvědomte, jak se mění kapacita s rostoucím, resp. klesajícím napětím.)
Když demonstrátor posouvá uzemněnou deskou (mění vzdálenost desek), mění se výchylka voltmetru.
Jak se mění napětí při vzdalování desek a jak se mění napětí při přibližování desek?
Jak se mění s měnící se vzdáleností kapacita kondenzátoru?
Kapacita kondenzátoru závisí ještě na prostředí mezi deskami, na tzv. dielektriku.
Kapacita deskového kondenzátoru s dielektrikem je větší než bez něj.
Zmíněné závislosti můžeme shrnout do vzorce vyjadřujícího závislost kapacity na parametrech kondenzátoru.
Nevíme však, zda kapacita nezávisí ještě na dalších parametrech, jak závisí na zmíněných (lineárně, kvadraticky),…
Vzorec odvodíme z toho, co už znáte:
Zkuste sami nebo pomocí následujícího textu vzorec napsat:
Kapacita je konstanta úměrnosti mezi nábojem na deskách kondenzátoru a napětím mezi jeho deskami.
Mezi dvěma nesouhlasně nabitými rovnoběžnými deskami (deskami kondenzátoru) se utváří homogenní elektrické pole. Jaký vztah platí pro napětí v homogenním elektrickém poli?
Když tyto dva vzorce spojíme, získáme vztah pro kapacitu kondenzátoru, kde už se objevuje jeden parametr – vzdálenost desek.
Dále lze využít přímé úměrnosti mezi plošnou hustotou náboje
a velikostí intenzity
elektrického pole.
Když do upraveného vztahu pro kapacitu dosadíme za plošnou hustotu, dostáváme výsledný vzorec vyjadřující závislost kapacity na parametrech kondenzátoru: