Hoe platenoppervlak, afstand en dielectricamateriaal capaciteit bepalen

Capaciteit wordt bepaald door drie kernfysische parameters van een condensator: platenoppervlak, platenafstand en dielectrische permittiviteit. Deze factoren dicteren hoeveel elektrisch-veldstroom - essentieel de lading die kan worden opgeslagen - ontstaat voor een gegeven spanning over de platen.

Platenoppervlak

Alle andere dingen gelijk, levert een groter platenoppervlak een hogere capaciteit op, terwijl een kleiner oppervlak het verlaagt. Dit is omdat een groter oppervlak meer lading kan verzamelen voor dezelfde elektrisch-veldkracht.

Platenafstand

Wanneer de platen dichterbij elkaar gebracht worden, neemt de elektrisch-veldkracht (spanning gedeeld door afstand) toe, wat op zijn beurt de opgeslagen lading en dus de capaciteit verhoogt. Vergroten van de opening doet het tegenovergestelde.

Dielectricamateriaal

Materialen met hogere relatieve permittiviteit (dielectrische constante) laten een grotere hoeveelheid elektrisch-veldstroom toe voor dezelfde aangelegde spanning. Gevolgelijk zal een condensator die een hoog-k dielectrum gebruikt een grotere capaciteit hebben dan een met een laag-k materiaal onder identieke geometrische condities.

Relatieve permittiviteit is de verhouding van een materiaal zijn permittiviteit tot die van vacuüm. Bijvoorbeeld glas, met een relatieve permittiviteit van 7, laat een elektrisch veldstroom zeven keer sterker toe dan vacuüm, alle andere factoren gelijk.

Voor een paar geleiders gescheiden door een uniform dielectrum, kan de capaciteit geschat worden met de volgende formule:

Variabele condensators

Capaciteit kan instelbaar gemaakt worden door een van de bovenstaande parameters aan te passen. Een veelvoorkomende benadering is het variëren van de effectieve platenoverlapping. De onderstaande afbeelding toont een typische variabele condensator die verwobbelde metalen platen en een luchtspeling gebruikt. Het draaien van de as verandert het overlappende oppervlak, waarmee de capaciteit in het picofarad bereik aangepast wordt - een configuratie frequent gebruikt in radiofrequentie circuits.

Gerelateerde werkbladen

• Condensators Werkblad
• Algebraïsche Substitutie voor Elektrische Circuits Werkblad