Kondensator PE 61

1.8.2. Kondensator 61

1.8.2. Kondensator 61

Rys. 1. Magazynowanie ładunku w kondensatorze płaskim

Elektrety są materiałami dielektrycznymi, których polaryzacja jest bardzo trwała. Używane są m.in. w mikrofonach i słuchawkach. Dipole o stałym ukierunkowaniu działają tutaj jak wstępne źródła napięcia elektrycznego.

Pojemność

Po dołączeniu kondensatora płaskiego z dielektrykiem, wykonanym np. z papieru bakelizowanego albo szkła akrylowego, do źródła napięcia stałego ok. 500 V, zgodnie z układem pokazanym na rysunku 1, słabe wychylenie czułego miernika prądu wskaże, że popłynął prąd ładowania. Miernik napięcia o dużym oporze wewnętrznym (elektroskop) dołączony równolegle do kondensatora wykaże, że kondensator został naładowany.

Ładunek na płytach kondensatora jest zachowany również po odłączeniu kondensatora od źródła napięcia.

Kondensator może magazynować ładunek elek- I tryczny.

Przykład 1:

Jaki ładunek jest zgromadzony w kondensatorze o pojemności 16pF, który został dołączony do źródła o napięciu 300 V?

Rozwiązanie:

Q = C U = 16 • 10~® F • 300 V = 48 10^ C = 4,8 mC

O ładunek; C pojemność; U napięcie /_c prąd ładowania lub rozładowania D₀ gęstość strumienia elektrycznego w próżni Au zmiana napięcia

At czas, w którym następuje zmiana napięcia

Kondensatory o różnej wielkości mają przy tym samym napięciu różne możliwości gromadzenia ładunku. Ilość ładunku przypadającą na jeden volt przyłożonego napięcia nazywa się pojemnością elektryczną (zdolnością gromadzenia ładunku) kondensatora (oznacza się ją symbolem C). Zatem jednostką pojemności elektrycznej jest ampersekunda na volt (As/V). Jednostka ta nazywa się farad^{1 2} (symbol F).

Kondensator ma pojemność 1 farada, jeśli w czasie ładowania prądem o natężeniu 1 ampera napięcie na nim wzrasta o 1 wolt w czasie 1 sekundy.

Z powyższego wynika, że ilość ładunku zgromadzonego w kondensatorze jest proporcjonalna nie tylko do pojemności, ale także jest proporcjonalna do przyłożonego napięcia.

Każdemu zwiększeniu napięcia towarzyszy pojawienie się prądu ładowania. Każde zmniejszenie napięcia wywołuje pojawienie się prądu rozładowania. Natężenie prądu jest tym większe, im większe są pojemność kondensatora i zmiana napięcia oraz im krótszy jest czas potrzebny do zmiany napięcia.

Przykład 2:

Napięcie na kondensatorze o pojemności 1 pF wzrasta jednostajnie o 100 V w czasie 5 ms. Ile wynosi średnie natężenie prądu?

Rozwiązanie:

/_c = C • Au/Af = 1 pF • 100 V/5 ms = 20 mA

Kondensatory, które były dołączone do źródła napięcia, należy ze względów bezpieczeństwa przed rozpoczęciem pracy lub po zakończeniu doświadczenia rozładować za pomocą odpowiedniego rezystora.

1

Jeżeli w układzie pokazanym na rysunku 1. wzrośnie napięcie, to zwiększy się odpowiednio wychylenie miernika prądu. Kiedy napięcie jest trzykrotnie wyższe, można zaobserwować około trzy razy większe wychylenie.

2

Michael Faraday (1791-1867). fizyk i chemik angielski.