Πυκνωτές

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη, γραμμένη με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης. Μπορεί να έχει λάθη: πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

1. Ο πυκνωτής αποθηκεύει ηλεκτρικό φορτίο, άρα και ενέργεια· αποτελείται από δύο αγωγούς χωρισμένους με μονωτή.
2. Ο πρώτος πυκνωτής, η φιάλη του Leyden, φτιάχτηκε στο Leyden της Ολλανδίας το 1745: γυάλινο δοχείο με μεταλλικά φύλλα μέσα και έξω.
3. Ο επίπεδος πυκνωτής έχει δύο όμοιες παράλληλες μεταλλικές πλάκες, τους οπλισμούς, πολύ κοντά μεταξύ τους· φορτισμένος δίνει ομογενές πεδίο.
4. Φορτισμένοι οι οπλισμοί έχουν αντίθετα φορτία +Q και −Q· φορτίο του πυκνωτή λέμε το |Q| και τάση του τη διαφορά δυναμικού των οπλισμών.
5. Χωρητικότητα C = Q/V, μονάδα 1 F· για επίπεδο πυκνωτή C = ε·ε₀·S/ℓ, με ε τη σχετική διηλεκτρική σταθερά του υλικού ανάμεσα στους οπλισμούς.
6. Η φόρτιση θέλει ενέργεια, όπως το τέντωμα ενός ελατηρίου· στην εκφόρτιση η ενέργεια επιστρέφει: U = Q·V/2 = C·V²/2 = Q²/(2C).
7. Σε ομογενές πεδίο πυκνωτή E = V/ℓ, οπότε η ένταση μετριέται και σε V/m, που είναι ίδιο με N/C.
8. Πρακτικοί τύποι: πυκνωτές αέρα (και μεταβλητοί), με στερεό διηλεκτρικό και ηλεκτρολυτικοί· η μηχανή Wimshurst φορτίζει δύο φιάλες Leyden και δίνει σπινθήρα.

Όροι

πυκνωτής

αποθήκη ηλεκτρικού φορτίου και ενέργειας

οπλισμοί

οι δύο αγωγοί (πλάκες) του πυκνωτή

φορτίο πυκνωτή

το |Q| ενός οπλισμού

τάση πυκνωτή

V = V_Α − V_Β των οπλισμών

χωρητικότητα

C = Q/V

μονάδα χωρητικότητας

1 F = 1 C/V

1 μF / 1 pF

10⁻⁶ F / 10⁻¹² F

επίπεδος πυκνωτής (κενό)

C = ε₀·S/ℓ

με διηλεκτρικό

C = ε·ε₀·S/ℓ

σχετική διηλεκτρική σταθερά ε

καθαρός αριθμός, ε = 1 στο κενό

ενέργεια πυκνωτή

U = Q·V/2

ισοδύναμες μορφές

U = C·V²/2 = Q²/(2C)

εκφόρτιση

ο πυκνωτής δίνει πίσω την ενέργεια

ένταση σε πυκνωτή

E = V/ℓ

1 V/m

ίσο με 1 N/C

φιάλη Leyden

ο πρώτος πυκνωτής, 1745

μεταβλητός πυκνωτής

πυκνωτής αέρα με στρεφόμενο οπλισμό

ηλεκτρολυτικός πυκνωτής

πολύ μεγάλη χωρητικότητα