Beda potensial antara dua kapasitor. Kapasitor

Kapasitas listrik

Ketika muatan diberikan ke konduktor, sebuah potensial muncul di permukaannya, tetapi jika muatan yang sama dikomunikasikan ke konduktor lain, maka potensinya akan berbeda. Itu tergantung pada parameter geometris konduktor. Tetapi bagaimanapun juga, potensial sebanding dengan muatan Q.

Satuan SI untuk kapasitansi adalah farad. 1 F = 1Cl / 1V.

Jika potensial permukaan bola

(5.4.3)

(5.4.4)

Lebih sering dalam praktiknya, unit kapasitansi yang lebih kecil digunakan: 1 nF (nanofarad) = 10 –9 F dan 1pcF (picofarad) = 10 –12 F.

Ada kebutuhan untuk perangkat yang menyimpan muatan, dan konduktor soliter memiliki kapasitas kecil. Secara empiris, ditemukan bahwa kapasitas listrik suatu konduktor meningkat jika konduktor lain dibawa ke sana - karena fenomena induksi elektrostatik.

Kapasitor Apakah dua konduktor disebut meliputi dekat satu sama lain .

Desainnya sedemikian rupa sehingga badan eksternal yang mengelilingi kapasitor tidak mempengaruhi kapasitas listriknya. Ini akan dilakukan jika medan elektrostatik terkonsentrasi di dalam kapasitor, di antara pelat.

Kapasitor tersedia dalam kapasitor datar, silinder dan bola.

Karena medan elektrostatik berada di dalam kapasitor, garis perpindahan listrik dimulai dari pelat positif, berakhir di pelat negatif, dan tidak hilang di mana pun. Akibatnya, muatan pada pelat berlawanan tanda, tetapi sama besar.

Kapasitansi kapasitor sama dengan rasio muatan dengan beda potensial antara pelat kapasitor:

(5.4.5)

Selain kapasitansi, setiap kapasitor dicirikan oleh: kamu budak (atau kamu NS . ) - maksimum tegangan yang diijinkan di atas yang kerusakan terjadi antara pelat kapasitor.

Koneksi kapasitor

Baterai kapasitif- kombinasi koneksi paralel dan seri kapasitor.

1) Koneksi paralel kapasitor (gbr.5.9):

V kasus ini umum adalah ketegangan kamu:

Total biaya:

Kapasitas yang dihasilkan:

Bandingkan dengan koneksi paralel resistensi R:

Jadi, ketika kapasitor dihubungkan secara paralel, kapasitansi totalnya adalah

Kapasitas totalnya lebih besar dari kapasitas terbesar di baterai.

2) Sambungan kapasitor seri (gbr.5.10):

Umum adalah biaya Q.

Atau , dari sini

(5.4.6)

Bandingkan dengan koneksi serial R:

Jadi, ketika kapasitor dihubungkan secara seri, kapasitas totalnya lebih kecil dari kapasitas terkecil yang termasuk dalam baterai:

Perhitungan kapasitas berbagai kapasitor

1.Kapasitas kapasitor datar

Kuat medan di dalam kapasitor (Gambar 5.11):

Tegangan antara pelat:

dimana adalah jarak antara pelat.

Sejak tuduhan itu, maka

(5.4.7)

Seperti yang dapat dilihat dari rumus, konstanta dielektrik suatu zat memiliki efek yang sangat kuat pada kapasitansi kapasitor. Ini dapat dilihat secara eksperimental: kami mengisi elektroskop, membawa pelat logam ke sana - kami mendapat kapasitor (karena induksi elektrostatik, potensinya meningkat). Jika dielektrik dengan lebih besar dari udara dimasukkan di antara pelat, kapasitansi kapasitor akan meningkat.

Dari (5.4.6) dimungkinkan untuk memperoleh satuan pengukuran 0:

(5.4.8)

2. Kapasitas kapasitor silinder

Beda potensial antara pelat kapasitor silinder yang ditunjukkan pada Gambar 5.12 dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Sejumlah besar kapasitor yang digunakan dalam teknologi memiliki tipe yang mirip dengan kapasitor datar. Ini adalah kapasitor, yang terdiri dari dua bidang (pelat) konduktor paralel, yang dipisahkan oleh celah kecil yang diisi dengan dielektrik. Muatan yang besarnya sama dan berlawanan tanda terkonsentrasi pada pelat.

Kapasitas listrik kapasitor datar

Kapasitansi listrik kapasitor datar sangat sederhana diekspresikan melalui parameter bagian-bagiannya. Dengan mengubah luas pelat kapasitor dan jarak di antara mereka, mudah untuk memastikan bahwa kapasitansi listrik kapasitor datar berbanding lurus dengan luas pelatnya (S) dan berbanding terbalik dengan jarak. antara mereka (d):

Rumus untuk menghitung kapasitansi kapasitor datar mudah diperoleh dengan menggunakan perhitungan teoretis.

Mari kita asumsikan bahwa jarak antara pelat kapasitor jauh lebih kecil daripada dimensi liniernya. Kemudian efek tepi dapat diabaikan, dan medan listrik antara pelat dapat dianggap seragam. Medan (E), yang dibuat oleh dua bidang tak hingga yang membawa modulus yang sama dan berlawanan dalam muatan tanda, dipisahkan oleh dielektrik dengan konstanta dielektrik, dapat ditentukan dengan menggunakan rumus:

di mana adalah densitas distribusi muatan di atas permukaan pelat. Beda potensial antara pelat kapasitor yang dipertimbangkan terletak pada jarak d akan sama dengan:

Pengganti sisi kanan ekspresi (3) alih-alih perbedaan potensial dalam (1) dengan mempertimbangkan bahwa, kami memiliki:

Energi medan kapasitor datar dan gaya interaksi pelatnya

Rumus untuk energi medan kapasitor datar ditulis sebagai:

di mana volume kondensor; E adalah kuat medan kapasitor. Rumus (5) menghubungkan energi kapasitor dengan muatan pada pelatnya dan kekuatan medan.

Gaya mekanis (pondemotor) dengan pelat kapasitor datar berinteraksi satu sama lain dapat ditemukan menggunakan rumus:

Dalam ekspresi (6), minus menunjukkan bahwa pelat kapasitor tertarik satu sama lain.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

Latihan

Berapa jarak antara pelat kapasitor datar, jika pada beda potensial B, muatan pada pelat kapasitor sama dengan C? Luas pelat, dielektrik di dalamnya adalah mika ().

Larutan

Kapasitansi kapasitor dihitung menggunakan rumus:

Dari ekspresi ini kita mendapatkan jarak antara pelat:

Kapasitas kapasitor apa pun ditentukan oleh rumus:

di mana U adalah beda potensial antara pelat kapasitor. Mengganti sisi kanan ekspresi (1.3) alih-alih kapasitas ke dalam rumus (1.2), kami memiliki:

Mari kita hitung jarak antar pelat ():

Menjawab

CONTOH 2

Latihan

Beda potensial antara pelat kondensor udara datar adalah V. Luas pelat sama, jarak antara keduanya adalah

m.Berapa energi kapasitor dan akan sama dengan jika pelat-pelat digeser sejauh tertentu?

m. Harap dicatat bahwa sumber tegangan tidak terputus ketika pelat diperpanjang.

Larutan

Mari kita membuat gambar.

Energi medan listrik kapasitor dapat ditemukan dengan menggunakan ekspresi:

Karena kapasitor datar, kapasitansi listriknya dapat dihitung sebagai:

7.6. Kapasitor

7.6.3. Perubahan kapasitas listrik kapasitor dan bank kapasitor

Kapasitansi kapasitor dapat diubah dengan menambah atau mengurangi jarak antara pelatnya, mengganti dielektrik di ruang di antara mereka, dll. Dalam hal ini, ternyata menjadi penentu apakah kapasitor terputus atau terhubung ke sumber tegangan.

Jika kapasitor (atau bank kapasitor):

dihubungkan ke sumber tegangan, maka beda potensial (tegangan) antara pelat kapasitor tetap tidak berubah dan sama dengan tegangan di kutub sumber:

U = konstanta;

terputus dari sumber tegangan, maka muatan pada pelat kapasitor tetap tidak berubah:

Q = konstanta.

Saat terhubung satu sama lain sampul eponymous dua kapasitor bermuatan, mereka koneksi paralel.

U = Q total C total,

di mana Q total adalah muatan bank kapasitor; C total - kapasitas listrik baterai;

C total = C 1 + C 2,

di mana C 1 adalah kapasitas listrik kapasitor pertama; C 2 - kapasitas listrik kapasitor kedua;

Total biaya

Q total = Q 1 + Q 2,

Saat terhubung satu sama lain penutup yang berbeda dua kapasitor bermuatan terjadi (seperti dalam kasus menghubungkan pelat dengan nama yang sama) mereka koneksi paralel.

Parameter bank kapasitor tersebut dihitung sebagai berikut:

tegangan kapasitor bank

U = Q total C total,

di mana Q total adalah muatan bank kapasitor; C total - kapasitas baterai;

kapasitas listrik kapasitor bank

C total = C 1 + C 2,

di mana C 1 - kapasitas listrik kapasitor pertama; C 2 - kapasitas listrik kapasitor kedua;

Total biaya

Q total = | Q 1 - Q 2 |,

di mana Q 1 adalah muatan awal kapasitor pertama, Q 1 = C 1 U 1; U 1 - tegangan (perbedaan potensial) antara pelat kapasitor pertama sebelum koneksi; Q 2 - muatan awal kapasitor kedua, Q 2 = C 2 U 2; U 2 - tegangan (perbedaan potensial) antara pelat kapasitor kedua sebelum koneksi.

Contoh 17. Dua buah kapasitor dengan kapasitas listrik yang sama masing-masing diisi dengan beda potensial 120 dan 240 V, dan kemudian dihubungkan dengan pelat-pelat bermuatan yang sama. Berapakah beda potensial antara pelat kapasitor setelah sambungan yang ditentukan?

Solusi. Sebelum menghubungkan pelat kapasitor dengan nama yang sama, masing-masing memiliki muatan:

kapasitor pertama -

kapasitor kedua -

Saat menghubungkan pelat dengan nama yang sama, kami mendapatkan koneksi paralel kapasitor. Beda potensial antara pelat bank kapasitor ditentukan oleh rumus

U = Q total C total,

Muatan total baterai dua kapasitor, yang diperoleh dengan menghubungkan pelat-pelatnya dengan nama yang sama, ditentukan oleh jumlah muatan masing-masing kapasitor:

Q total = Q 1 + Q 2,

U = Q total C total = Q 1 + Q 2 2 C = C U 1 + C U 2 2 C = U 1 + U 2 2.

Mari kita hitung:

U = 120 + 240 2 = 180 V.

Beda potensial antara pelat kapasitor setelah sambungan ini adalah 180 V.

Contoh 18. Dua buah kapasitor datar yang identik diberi muatan dengan beda potensial 200 dan 300 V. Tentukan beda potensial antara pelat-pelat kapasitor setelah menghubungkan pelat-pelat yang berlawanan.

Solusi. Sebelum menghubungkan pelat kapasitor yang berbeda, masing-masing memiliki muatan:

kapasitor pertama -

Q 1 = C 1 U 1 = CU 1,

di mana C 1 adalah kapasitas listrik kapasitor pertama, C 1 = C; U 1 adalah beda potensial antara pelat kapasitor pertama;

kapasitor kedua -

Q 2 = C 2 U 2 = CU 2,

di mana C 2 adalah kapasitas listrik kapasitor kedua, C 2 = C; U 2 adalah beda potensial antara pelat kapasitor kedua.

Saat menghubungkan pelat yang berlawanan, kami memperoleh koneksi paralel kapasitor. Beda potensial antara pelat bank kapasitor ditentukan oleh rumus

U = Q total C total,

di mana Q total adalah total daya baterai; C total - total kapasitas listrik baterai.

Muatan total baterai dua kapasitor, diperoleh dengan menghubungkan pelat yang berlawanan, ditentukan oleh modulus perbedaan muatan masing-masing:

Q total = | Q 1 - Q 2 |,

dan kapasitas listrik total baterai dari dua kapasitor identik yang dihubungkan secara paralel adalah

C total = C 1 + C 2 = 2C.

Oleh karena itu, beda potensial antara pelat baterai ditentukan oleh ekspresi

U = Q total C total = | Q 1 - Q 2 | 2 C = | C U 1 - C U 2 | 2 C = | U 1 - U 2 | 2.

Mari kita hitung:

U = | 200 - 300 | 2 = 50V.

Beda potensial antara pelat kapasitor setelah sambungan ini akan menjadi 50 V.

Contoh 19. Sebuah kapasitor udara datar diisi hingga 180 V dan diputus dari sumber tegangan. Pelat logam yang tidak bermuatan dimasukkan ke dalam ruang di antara pelatnya, sejajar dengannya, yang ketebalannya 3 kali lebih kecil dari jarak antara pelat. Dengan asumsi bahwa pelat logam terletak simetris terhadap pelat kapasitor, tentukan beda potensial yang akan terbentuk di antara keduanya.

Solusi. Ketika pelat logam ditempatkan dalam kapasitor datar seperti yang ditunjukkan pada gambar, elektron bebas dalam logam didistribusikan kembali:

bidang yang menghadap pelat kapasitor bermuatan positif menerima kelebihan elektron dan bermuatan negatif q 1 = q;

bidang yang menghadap pelat kapasitor bermuatan negatif memiliki kekurangan elektron dan bermuatan muatan positif q2 = +q.

Sebagai hasil dari redistribusi muatan, pelat tetap netral:

Q = q 1 + q 2 = q + q = 0.

Redistribusi muatan di pelat logam mengarah pada pembentukan baterai dua kapasitor:

pelat kapasitor bermuatan positif dan bidang pelat logam bermuatan negatif memiliki muatan modulo yang sama dengan tanda yang berlawanan; mereka dapat dianggap sebagai kapasitor dengan kapasitas listrik

C 1 = 0 S d 1,

di mana 0 adalah konstanta listrik, 0 = 8,85 10 12 Cl 2 / (N m 2); S adalah luas pelat kapasitor; d 1 - jarak antara pelat kapasitor bermuatan positif dan bidang pelat logam bermuatan negatif;

pelat kapasitor bermuatan negatif dan bidang pelat logam bermuatan positif juga memiliki muatan modulo yang sama dengan tanda yang berlawanan; mereka dapat dianggap sebagai kapasitor dengan kapasitas listrik

C 2 = 0 S d 2,

di mana d 2 adalah jarak antara pelat kapasitor bermuatan negatif dan bidang pelat logam bermuatan positif.

Kedua kapasitor memiliki muatan yang sama dan membentuk sambungan seri. Kapasitas listrik baterai dua kapasitor dalam hubungan seri ditentukan oleh rumus:

1 C total = 1 C 1 + 1 C 2, atau C total = C 1 C 2 C 1 + C 2.

Dengan susunan pelat yang simetris di ruang antara pelat kapasitor (d 1 = d 2 = d), kapasitansi kapasitor adalah sama:

C 1 = C 2 = 0 S d,

kapasitas listrik total baterai diberikan oleh ekspresi

C total = C 1 C 2 C 1 + C 2 = C 2 = 0 S 2 d,

di mana d = (d 0 - a) / 2; d 0 - jarak antara pelat kapasitor sebelum pengenalan pelat; a adalah tebal pelat logam.

Beda potensial antara pelat baterai

U = Q total C total = 2 d q 0 S = q (d 0 - a) 0 S,

di mana Q total adalah muatan baterai kapasitor yang dihubungkan seri, Q total = q.

Beda potensial awal ditentukan oleh rumus

U 0 = Q 0 C 0 = Q 0 d 0 0 S,

di mana Q 0 adalah muatan kapasitor sebelum pengenalan pelat, Q 0 = q (kapasitor terputus dari sumber tegangan); C 0 adalah kapasitansi kapasitor sebelum pengenalan pelat.

Rasio perbedaan potensial sebelum dan sesudah pengenalan pelat logam ditentukan oleh ekspresi

U U 0 = d 0 - a d 0.

Dari sini kita menemukan beda potensial yang diperlukan

U = U 0 d 0 - a d 0.

Dengan mempertimbangkan d 0 = 3a, ekspresi mengambil bentuk:

U = U 0 3 a - a 3 a = 2 3 U 0.

Mari kita hitung:

U = 2 3 180 = 120 V.

Sebagai hasil dari pengenalan pelat logam ke dalam kapasitor, perbedaan potensial antara pelatnya berkurang dan sebesar 120 V.

Contoh 20. Sebuah kapasitor udara datar diisi hingga 240 V dan diputus dari sumber tegangan. Benda tersebut dicelupkan secara vertikal ke dalam suatu zat cair dengan konstanta dielektrik 2,00 per sepertiga volumenya. Temukan beda potensial yang akan terbentuk antara pelat kapasitor.

Solusi. Ketika kapasitor udara datar sebagian direndam dalam dielektrik cair, seperti yang ditunjukkan pada gambar, elektron bebas pada pelatnya didistribusikan kembali sedemikian rupa sehingga:

bagian dari pelat kapasitor yang direndam dalam dielektrik memiliki muatan q 1;
bagian dari pelat kapasitor yang tersisa di udara memiliki muatan q2.

Sebagai hasil dari redistribusi muatan di atas area pelat kapasitor, muatan terbentuk pada pelatnya:

Q jumlah = q 1 + q 2.

Luas pelat kapasitor, ketika sebagian direndam dalam dielektrik cair, dibagi menjadi dua bagian:

bagian yang direndam dalam dielektrik memiliki luas S 1; bagian kapasitor yang sesuai dapat dianggap sebagai kapasitor terpisah dengan kapasitas listrik

C 1 = 0 S 1 d,

di mana 0 adalah konstanta listrik, 0 = 8,85 10 12 Cl 2 / (N m 2); adalah konstanta dielektrik kapasitor; d adalah jarak antara pelat kapasitor;

bagian yang tersisa di udara memiliki luas S 2; bagian kapasitor yang sesuai dapat dianggap sebagai kapasitor terpisah dengan kapasitas listrik

C 2 = 0 S 2 d.

Kedua kapasitor memiliki beda potensial yang sama antara pelat dan membentuk sambungan paralel. Kapasitas listrik baterai dua kapasitor yang dihubungkan paralel ditentukan oleh rumus:

C total = C 1 + C 2 = 0 S 1 d + 0 S 2 d = 0 d (ε S 1 + S 2),

dan muatan pada pelat baterai adalah

Q total = C total U = 0 d (ε S 1 + S 2) U,

di mana U adalah beda potensial antara pelat baterai.

Kapasitas listrik sebuah kapasitor sebelum merendamnya dalam dielektrik ditentukan oleh ekspresi

C 0 = 0 S 0 d,

dan muatan pada pelatnya adalah

Q 0 = C 0 U 0 = 0 S 0 d U 0,

di mana U 0 - perbedaan potensial antara pelat kapasitor sebelum pengenalan pelat; S 0 - luas pelat.

Kapasitor terputus dari sumber tegangan, sehingga muatannya tidak berubah setelah perendaman sebagian dalam dielektrik:

Q 0 = Q jumlah,

atau, secara eksplisit,

0 S 0 d U 0 = 0 d (ε S 1 + S 2) U.

Setelah penyederhanaan, kami memiliki:

S 0 U 0 = (εS 1 + S 2) U.

Oleh karena itu, beda potensial yang dicari ditentukan oleh ekspresi

U = U 0 S 0 S 1 + S 2.

Mempertimbangkan fakta bahwa bagian dari pelat kapasitor direndam dalam dielektrik, mis.

S 1 = S 0, S 2 = S 0 - S 1 = S 0 - S 0 = S 0 (1 - ), = 1 3,

U = U 0 S 0 S 0 + S 0 (1 - ) = U 0 + 1 - .

Dari sini kita menemukan perbedaan potensial yang diperlukan:

U = 240 2,00 1 3 + 1 - 1 3 = 180 V.

Besaran fisika yang sama dengan kerja yang akan dilakukan oleh gaya medan dengan memindahkan muatan dari satu titik medan ke titik lain disebut ketegangan antara titik-titik lapangan ini.

Pertimbangkan medan elektrostatik seragam (medan seperti itu ada di antara pelat kapasitor bermuatan datar yang jauh dari tepinya):

Selama pergerakan muatan, medan bekerja:

Konduktor dalam medan listrik eksternal (seratus terjadi, mengapa diinduksi)

Induksi elektrostatik,

panduan dalam konduktor atau dielektrik muatan listrik dalam medan listrik konstan.

V konduktor partikel bermuatan seluler - elektron - bergerak di bawah aksi luar listrik bidang... Pergerakan terjadi sampai muatan didistribusikan kembali sehingga arus listrik bidang dalam konduktor akan sepenuhnya mengkompensasi luarbidang dan total listrik bidang dalam konduktor menjadi nol. (Jika ini tidak terjadi, maka di dalam konduktor yang ditempatkan dalam medan listrik konstan, listrik, yang akan bertentangan dengan hukum kekekalan energi.) Akibatnya, muatan induksi (induksi) yang sama besarnya dengan tanda yang berlawanan terbentuk pada bagian permukaan konduktor yang terpisah (umumnya netral).

Dalam dielektrik yang ditempatkan di medan listrik konstan, polarisasi terjadi, yang terdiri dari sedikit perpindahan muatan positif dan negatif di dalam molekul dalam arah yang berlawanan, yang mengarah pada pembentukan listrik. dipol(dengan momen listrik sebanding dengan medan luar), atau dalam orientasi parsial molekul dengan momen listrik, dalam arah medan. Dalam kedua kasus, momen dipol listrik per satuan volume dielektrik menjadi bukan nol. Muatan terikat muncul pada permukaan dielektrik. Jika polarisasi tidak seragam, maka muatan terikat muncul di dalam dielektrik. Dielektrik terpolarisasi menghasilkan medan elektrostatik yang ditambahkan ke medan eksternal. (Cm. Dielektrik.)

Kapasitas listrik, kapasitor

Kapasitas listrik- ukuran kuantitatif kemampuan konduktor untuk menahan muatan.

Metode paling sederhana untuk memisahkan muatan listrik yang berbeda - elektrifikasi dan induksi elektrostatik - memungkinkan untuk memperoleh pada permukaan benda tidak sejumlah besar biaya listrik gratis. Untuk akumulasi sejumlah besar muatan listrik yang berlawanan, kapasitor.

Kapasitor Adalah sistem dua konduktor (pelat) yang dipisahkan oleh lapisan dielektrik, yang ketebalannya kecil dibandingkan dengan dimensi konduktor. Jadi, misalnya, dua pelat logam datar yang terletak paralel dan dipisahkan oleh lapisan dielektrik membentuk datar kapasitor.

Jika pelat kapasitor datar disuplai dengan muatan yang berlawanan tanda dengan besaran yang sama, maka kuat medan listrik antara pelat akan dua kali lebih tinggi dari kuat medan satu pelat. Di luar pelat, kuat medan listrik adalah nol, karena muatan yang sama dengan tanda yang berlawanan pada dua pelat menciptakan medan listrik di luar pelat, yang kekuatannya sama besarnya, tetapi berlawanan arah.

Kapasitor kapasitansi disebut kuantitas fisik yang ditentukan oleh rasio muatan salah satu pelat dengan tegangan antara pelat kapasitor:

Dengan posisi pelat yang konstan, kapasitas listrik kapasitor adalah konstan untuk setiap muatan pada pelat.

Farad diambil sebagai satuan kapasitas listrik dalam sistem SI. 1 F adalah kapasitas listrik kapasitor tersebut, tegangan antara pelat yang sama dengan 1 V ketika pelat diberitahu tentang muatan yang berlawanan sebesar 1 C.

Kapasitas listrik kapasitor datar dapat dihitung dengan rumus:

, di mana

S - luas pelat kapasitor

d - jarak antar pelat

- konstanta dielektrik dielektrik

Kapasitas listrik bola dapat dihitung dengan rumus:

Energi kapasitor bermuatan.

Jika di dalam kapasitor kuat medannya adalah E, maka kuat medan yang ditimbulkan oleh muatan salah satu pelat adalah E/2. Dalam bidang seragam dari satu pelat, ada muatan yang didistribusikan di atas permukaan pelat lainnya. Menurut rumus energi potensial muatan dalam medan seragam, energi kapasitor adalah:

Menggunakan rumus kapasitansi kapasitor
:

Salah satu parameter terpenting yang dicirikan kapasitor adalah kapasitas listriknya (C). Besaran fisis C sama dengan:

disebut kapasitansi kapasitor. Dimana q adalah besarnya muatan salah satu pelat kapasitor, dan merupakan beda potensial antara pelatnya. Kapasitansi kapasitor adalah nilai yang tergantung pada ukuran dan desain kapasitor.

Untuk kapasitor dengan perangkat yang sama dan dengan muatan yang sama pada pelatnya, perbedaan potensial kapasitor udara akan menjadi satu kali lebih kecil dari perbedaan potensial antara pelat kapasitor, yang ruang antara pelat diisi dengan dielektrik dengan konstanta dielektrik. Ini berarti bahwa kapasitansi kapasitor dengan dielektrik (C) kali lebih besar dari kapasitas listrik kapasitor udara ():

di mana adalah konstanta dielektrik dielektrik.

Satuan kapasitansi kapasitor adalah kapasitas kapasitor tersebut, yang diisi dengan muatan satuan (1 C) dengan beda potensial yang sama dengan satu volt (dalam SI). Satuan kapasitansi kapasitor (seperti kapasitansi eklektik lainnya) dalam Satuan Sistem Internasional (SI) adalah farad (F).

Kapasitas listrik kapasitor datar

Dalam kebanyakan kasus, medan antara pelat kapasitor datar dianggap seragam. Keseragaman rusak hanya di dekat tepi. Saat menghitung kapasitansi kapasitor datar, efek tepi ini biasanya diabaikan. Ini dimungkinkan jika jarak antara pelat kecil dibandingkan dengan dimensi liniernya. Dalam hal ini, kapasitansi kapasitor datar dihitung sebagai:

di mana adalah konstanta listrik; S adalah luas masing-masing (atau terkecil) pelat; d adalah jarak antara pelat.

Kapasitansi listrik kapasitor datar, yang mengandung N lapisan dielektrik, ketebalan masing-masing, konstanta dielektrik yang sesuai dari lapisan ke-i, sama dengan:

Kapasitas listrik kapasitor silinder

Desain kapasitor silinder mencakup dua permukaan konduksi silinder koaksial (koaksial) dengan jari-jari yang berbeda, ruang di antaranya diisi dengan dielektrik. Kapasitas listrik kapasitor tersebut ditemukan sebagai:

di mana l adalah tinggi silinder; - radius penutup luar; - radius lapisan dalam.

Kapasitas kapasitor bola

Kapasitor bola disebut kapasitor, pelat yang merupakan dua permukaan konduktif bola konsentris, ruang di antara mereka diisi dengan dielektrik. Kapasitas kapasitor tersebut ditemukan sebagai:

di mana adalah jari-jari pelat kapasitor.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

Latihan

Pelat dari kondensor udara datar membawa muatan yang didistribusikan secara merata dengan kerapatan permukaan. Dalam hal ini, jarak antara pelatnya sama. Berapakah perbedaan potensial pada pelat kapasitor ini jika pelatnya dijauhkan?

Larutan

Mari kita membuat gambar.

Soalnya, ketika jarak antara pelat kapasitor berubah, muatan pada pelatnya tidak berubah, kapasitansi dan beda potensial pada pelat berubah. Kapasitas sebuah kondensor udara datar adalah:

di mana . Kapasitas kapasitor yang sama dapat didefinisikan sebagai: