CCI20111111054

4.4. Pojemność elektryczna

Dwie płytki metalowe, zwane okładzinami, albo dwa przewodniki dowolnego kształtu przedzielone dielektrykiem tworzą kondensator. Przedstawiony układ na rys. 4-1 jest przykładem kondensatora płaskiego.

Kondensator charakteryzuje się zdolnością gromadzenia ładunków elektrycznych. Jeżeli okładziny kondensatora są pod napięciem U (rys. 4-1), to wartość nagromadzonego w nim ładunku elektrycznego Q jest wprost proporcjonalna do napięcia U, czyli

Q — CU    (4-3)

Współczynnik proporcjonalności C jest pojemnością elektryczną kondensatora.

Pojemność elektryczną możemy określić jako wielkość charakteryzującą zdolność kondensatora alho układu, stanowiącego kondensator gromadzenia ładunków elektrycznych.

Z zależności (4-3) można wyznaczyć pojemność elektryczną kondensatora, która wyrazi się stosunkiem nagromadzonego w kondensatorze ładunku do napięcia między okładzinami.

Jednostką pojemności jest farad (oznaczenie F)

1F

1 fC] = 1    = 1 ^^S-

1 lvJ 1 _[XJ] 1 _v

Jest to pojemność kondensatora, w którym pod doprowadzonym napięciem 1 wolta gromadzi się ładunek 1 kulomba.

Jest to jednostka zbyt wielka i w praktyce stosuje się jednostki mniejsze: mikrofarad (oznaczenie ąF), 1 ąF = 10~⁶ F, pikofarad (oznaczenie pF, 1 pF = 10~⁶ pF = 10^-12 F.

Pojemność kondensatora zależy od kształtu geometrycznego i wymiarów okładzin, ich wzajemnego odstępu oraz rodzaju dielektryku oddzielającego okładziny kondensatora.

Doświadczalnie można łatwo stwierdzić, że im większa jest powierzchnia okładzin kondensatora płaskiego, tym większa jest jego pojemność. Natomiast im mniejsza jest odległość okładzin, czyli grubość dielektryku, tym większa jest. pojemność kondensatora.

Wreszcie na pojemność kondensatora wywiera wpływ także rodzaj użytego dielektryku, o czym łatwo można się przekonać porównując drogą pomiaru pojemności dwu kondensatorów o okładzinach tych samych wymiarów, lecz o różnych dielektrykach tej samej grubości.

A zatem pojemność kondensatora płaskiego o określonym dielektryku jest wprost proporcjonalna do powierzchni okładzin i odwrotnie proporcjonalna do ich wzajemnego odstępu, wyraża to wzór

(4-5)

c-4

gdzie: S — pole powierzchni okładziny kondensatora w m²,

d — odstęp wzajemny okładzin, czyli grubość dielektryku w m,

e — przenikalność dielektryczna materiału izolującego okładziny kondensatora, jak to wynika ze wzoru (4-5)

Cd    .    . F

£ = —> wyraża się w —

Jednostką więc przenikalności jest farad na metr, czyli , UCHA Fm .F ¹    1 [SI    rir m

Na drodze pomiarów stwierdzono, że próżnia ma najmniejszą wartość przenikalności elektrycznej, jej wartość wynosi

s₀ = 8,855-10 ^{12 F}-m

Stosunek przenikalności elektrycznej danego środowiska albo materiału do przenikalności elektrycznej próżni nazywamy przeni-kalnością elektryczną względną (oznaczenie e_r), a więc

S

£_r =

Przenikalność względna jest liczbą niemianowaną. Wartość jej dla próżni e_r = 1, dla niektórych dielektryków, jak: powietrze — 1; olej transformatorowy — 2,3-t-2,5; porcelana — 5,5-b7; guma — 2,5-r-2,8; papier nasycony — 3-t-4,5.

109