Elektrické obvody
Přihlásit se
Elektrické obvody (6/6) · 5:43

Kondenzátory a kapacita Základní přehled o kondenzátorech a kapacitě

Navazuje na Elektřinu.
Co je to kondenzátor? Tohle je kondenzátor. Dobře, ale co je uvnitř? Uvnitř tohoto kondenzátoru je v podstatě totéž, co je uvnitř jakéhokoliv kondenzátoru. Dva kusy vodiče, např. kovu, které jsou od sebe oddělené. Tyto kusy papíru jsou sem vloženy, aby se zajistilo, že se tyto dva kovy nedotýkají. Ale k čemu je to dobré? No, když připojíte dva kusy kovu k baterii, tak tyto kusy kovu můžou uchovávat náboj. A k tomu se kondenzátory používají. Kondenzátory uchovávají náboj. Jakmile je baterie připojena, záporný náboj na pravé straně je přitahován ke kladnému pólu baterie. A na levé straně jsou záporné náboje odpuzovány ze záporného pólu baterie. Plíšek napravo se stane kladně nabitým, tím, jak ho opouští záporné náboje, protože teď má ten plíšek méně záporných nábojů než kladných. A plíšek nalevo se záporně nabije, protože teď má víc záporných nábojů než kladných. Je potřeba poznamenat, že na obou plíškách bude stejně velký náboj. Jinými slovy, jestliže náboj na pravém plíšku je 6 coulombů, pak na levém plíšku musí být minus 6 coulombů. Protože pro každý záporný náboj, který byl odebrán na pravé straně, právě jeden záporný náboj přibyl na levé. I kdyby měly plíšky různé rozměry a tvary, vždycky by ukládaly stejně veliký opačný náboj. Mluvil jsem tu jen o pohybujících se záporných nábojích, protože ve skutečnosti jsou to záporně nabité elektrony, které se volně pohybují kovem či kusem vodiče. Kladně nabité protony jsou přikované na místě a musejí zůstat tam, kde jsou. Tento proces, kdy jde náboj z jedné strany na druhou, ovšem nebude pokračovat donekonečna. Záporné náboje napravo, které jsou přitahovány ke kladnému pólu baterie, budou rovněž přitahovány ke kladně nabitému plíšku. Nakonec budou záporné náboje přitahovány ke kladnému plíšku stejně, jako jsou přitahovány ke kladnému pólu baterie. Jakmile k tomu dojde, tak se proces zastaví a náboje už zůstanou, kde jsou. Můžete dokonce odpojit baterii a náboje tam pořád budou sedět. Záporné náboje chtějí zpět k těm kladným, protože opačné náboje se přitahují. Ale není zde cesta, kterou by mohly jít. Což je rovněž důvod, proč kusy kovu musejí být oddělené. Kdyby se kusy kovu dotýkaly v průběhu nabíjení, tak by se žádné náboje nikdy neoddělily. Záporné náboje by prostě proudily dokola, protože bychom spojili elektrický obvod. Proto tam musí být ten papír, aby se oddělily ty dva kusy kovu. Takže kondenzátory jsou zařízení určená k uchování náboje. Ale ne všechny kondenzátory umějí uchovávat stejné množství náboje. Jeden kondenzátor připojený k baterii může uchovávat velký náboj, ale druhý kondenzátor, který je připojený k té samé baterii, může uchovávat jen malinký náboj. Kapacita kondenzátoru je číslo, které nám udává, jak dobrý je kondenzátor v uchovávání náboje. Kondenzátor s velkou kapacitou je schopen uchovat velký náboj a kondenzátor s malou kapacitou uchová pouze malý náboj. Vlastní definici kapacity shrnuje následující vzorec. Kapacita se rovná náboji uchovanému v kondenzátoru děleno napětím na daném kondenzátoru. I když je vlastně celkový náboj kondenzátoru nulový, neboť uchovává stejné množství kladného náboje jako záporného. Písmeno ‚Q‘ ve vzorci tedy udává velikost náboje na jedné straně kondenzátoru. Napětí v tom vzorci vyjadřuje, že když kondenzátor uchovává náboj, tak vytvoří napětí, tedy rozdíl v el. potenciálu mezi danými kusy kovu. Elektrický potenciál je vysoký blízko kladného náboje a je nízký blízko záporného náboje. Takže když máte kladné náboje u sebe, ale ne spolu se zápornými náboji, vytvoří se v této oblasti rozdíl elektrického potenciálu, což nazýváme napětí. Je užitečné vědět, že když pomocí baterie plně nabijete kondenzátor, pak napětí na kondenzátoru se bude rovnat napětí baterie. Když se díváme na ten vzorec pro kapacitu, vidíme, že jednotkou bude coulomb na volt. Coulomb na volt nazýváme farad na počest anglického fyzika Michaela Faradaye. Takže když pomocí 9voltové baterie plně nabijete 3faradový kondenzátor, uchovaný náboj bude 27 coulombů. Dám ještě jeden příklad, řekněme, že 2faradový kondenzátor uchovává náboj 6 coulombů. Můžeme použít tento vzorec, abychom vyjádřili napětí na kondenzátoru, které je v tomto případě 3 volty. Mohli byste si myslet, že čím větší máme náboj na kondenzátoru, tím větší musí být jeho kapacita. Ale hodnota kapacity zůstává pořád stejná, protože jak se zvětšuje náboj, tak se zvětšuje napětí na kondenzátoru, což způsobuje, že ten poměr je stále stejný, Jediný způsob, jak změnit kapacitu kondenzátoru, je změnit jeho fyzikální charakteristiku. Jako například zvětšit plochu těch plíšků nebo je dát dál od sebe. Prostá změna náboje nebo napětí nezmění jejich poměr, který vyjadřuje kapacitu.
video