Шта је капацитивност у електротехници

Електрични капацитет карактерише својство проводних тела да се наелектришу под утицајем електричног поља, а такође и да акумулирају електричну енергију у пољу ових тела.

Аналогија електричног капацитета у области хидростатике може бити специфични капацитет посуде по јединици висине, који је бројчано једнак површини хоризонталног пресека посуде.

Замислите високу цистерну. Количина течности (количина електричне енергије на телу) која се може ускладиштити у резервоару зависи од висине његовог пуњења (телесног потенцијала) као и запремине течности по јединици висине резервоара (капацитета тела). Ова запремина течности, заузврат, зависи од површине хоризонталног дела резервоара - од његовог пречника.

Што је већи овај пречник, а самим тим и запремина по јединици висине, већа је специфична капацитивност по висини резервоара (електрични капацитет између две плоче је пропорционалан површини плоча, види - Шта одређује капацитет кондензатора?).Сходно томе, зависи од вредности запремине течности по јединици висине и рада који се мора потрошити на пуњење резервоара.

Претпоставимо да постоје две бакарне кугле исте величине (црвена и плава) које се налазе на одређеној удаљености једна од друге у простору. Узмите батерију од 9 волти и повежите је супротним половима са ове две куглице тако да је «+» повезан са једном куглом (на плаву), а «-» са другом (са црвеном). Између куглица ће се појавити разлика електричног потенцијала једнака напону батерије В = 9 волти.

Електрична стања ове две бакарне кугле одмах су постала другачија него пре повезивања батерије, јер сада на куглицама постоје супротна електрична наелектрисања која међусобно делују, доживљавајући силу привлачења једна према другој.

Можемо рећи да је батерија пренела позитивно наелектрисање + к са леве лопте на десну и стога је разлика потенцијала између куглица постала В = 9 волти. Сада је лева лопта негативно наелектрисана -к.

Ако у коло додамо још једну батерију истог типа у серију, тада ће разлика потенцијала између куглица постати двоструко већа, напон између њих више неће бити 9 волти, већ 18 волти, а пуњење ће се кретати од лопта према лопти ће се такође удвостручити (постат ће 2к) као и напон. Али колика је величина овог наелектрисања к који се креће сваки пут када напон порасте за 9 волти?

Очигледно, величина овог наелектрисања је пропорционална разлици потенцијала створеној између куглица. Али у ком тачно нумеричком односу су наелектрисање и потенцијална разлика? Овде ћемо морати да уведемо такву карактеристику проводника као што је електрични капацитет Ц.

Капацитет је мера способности проводника да складишти електрични набој. Такође је важно схватити да када се прва жица напуни, јачина електричног поља око ње се повећава. Сходно томе, ефекат прве напуњене жице на другу напуњену жицу ће се повећати, посебно ако почну да се приближавају једна другој.

Сила интеракције између наелектрисаних жица постаје већа ако је растојање између њих мање. Поред тога, у зависности од параметара медија између жица, јачина њихове интеракције такође може бити различита.

Дакле, ако између жица постоји вакуум, тада ће сила привлачења између њихових наелектрисања бити једна, али ако се најлон стави између жица уместо вакуума, тада ће се сила електростатичке интеракције утростручити, јер најлон пролази кроз електрично поље кроз себе 3 пута боље од ваздуха и заправо због електричног поља, наелектрисане жице интерагују једна са другом.

Ако наелектрисане жице почну да се шире једна од друге у различитим правцима, онда ће мање деловати, разлика потенцијала ће бити већа за исте набоје, односно капацитет таквог система ће се смањити са одвајањем жица. Рад се заснива на идеји електричног капацитета кондензатори.

кондензатори

Својство наелектрисаних проводника да електростатички реагују једни са другима кроз електрична поља међусобно раздвојена диелектриком се користи у кондензаторима.

Структурно, кондензатори су две плоче које се називају плоче. Плоче су одвојене диелектриком.Да би се добио највећи могући капацитет, потребно је да плоче имају велику површину и да је растојање између њих минимално.

Кондензатори у електротехници служе као акумулатори електричне енергије у електричном пољу које је концентрисано у запремини диелектрика постављеног између плоча кондензатора, због чега се наелектрисање акумулира или уклања (у облику електричне струје).

Две плоче су постављене на малој удаљености једна од друге унутар затвореног кућишта. Керамика, полипропилен, електролитичка, тантал, итд. — кондензатори се разликују по врсти диелектрика између плоча.

Кондензатори су високог и ниског напона, у зависности од диелектричне чврстоће.

У зависности од површине плоча и диелектричне константе коришћеног диелектрика, постоје кондензатори великог капацитета, који достижу стотине фарада (суперкондензатори), и малог капацитета - јединице пикофарада.

Употреба електричног капацитета у електротехници

Својство капацитивних система има широку примену у електротехници у технологијама наизменичне струје, посебно у области високих и ултрависоких фреквенција.

У ДЦ технологији, капацитивност се користи у уређајима за магнетизирање перманентних магнета, за импулсно електрично заваривање, пулсна испитивања диелектричног пробоја, изглађивање криве струје у исправљачима итд.

Капацитет било ког система изолованих проводних тела, који се не може у потпуности свести на нулу, може у неким случајевима имати непожељан утицај на карактеристике електричних уређаја (у виду сметњи, капацитивног цурења и сл.).

Можете се ослободити таквог утицаја или одговарајућом компензацијом његовог ефекта (обично користећи индуктивност), или стварањем таквих услова у којима потенцијали појединих тела система у односу на околне објекте имају минималну вредност (нпр. уземљење једног од тела).