Конденсаторы и емкость

Устройство, состоящее из двух электрических проводников, разделенных расстоянием и используемых для хранения электрических зарядов, называется конденсатором. Пространство между проводниками представляет собой либо вакуум, либо изоляционный материал, называемый диэлектриком. Конденсаторы имеют множество применений, начиная от фильтрации статического электричества от радиоприема и заканчивая накоплением энергии в сердечных дефибрилляторах.

Когда проводники представляют собой две одинаковые параллельные пластины, это называется конденсатором с параллельной пластиной. Когда клеммы батареи подключены к первоначально незаряженному конденсатору, потенциал батареи перемещает заряд величины Q с положительной пластины на отрицательную. Конденсатор в целом остается нейтральным, но заряды +Q и −Q находятся на противоположных пластинах. Величина электрического поля в пространстве между параллельными пластинами прямо пропорциональна плотности поверхностного заряда на одной пластине. Поскольку поверхностная плотность заряда равна заряду на единицу площади поверхности, величина электрического поля прямо пропорциональна заряду.

Емкость конденсатора определяется как отношение максимального заряда, который может храниться в конденсаторе, к приложенному напряжению на его пластинах. Единицей емкости в системе СИ является фарад (F), названный в честь Майкла Фарадея. Поскольку емкость — это заряд на единицу напряжения, то один фарад равен одному кулону на один вольт.

Для конденсатора с параллельными пластинами увеличение площади пластин увеличивает количество заряда, который может быть сохранено, тем самым увеличивая емкость для большей площади пластины. Точно так же, чем ближе пластины друг к другу, тем больше притяжение противоположных зарядов к ним. Следовательно, емкость больше при меньшем расстоянии между пластинами.