„Elektromos kapacitás” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
Tartalom törölve Tartalom hozzáadva
a →Mértékegysége: helyesírás AWB |
Nincs szerkesztési összefoglaló Címke: tataroz vagy építés alatt sablon kihelyezve |
||
1. sor:
{{építés alatt}}
Az '''elektromos kapacitás''' vagy röviden '''kapacitás''' a [[kondenzátor (áramköri alkatrész)|kondenzátort]], a több kondenzátorból álló [[kétpólus]]t, illetve a magában álló, környezetétől elszigetelt [[elektromos vezetés|elektromos vezetőt]] jellemző [[fizikai mennyiség]]. Jele a latin ''capacitas'' (befogadóképesség, tárolóképesség) alapján ''C''. A kapacitás [[SI-mértékegységrendszer|SI-mértékegysége]] a [[farad]] (F).
== Kondenzátor kapacitása ==
A '''kondenzátor''' két vezetőből, és a köztük elhelyezkedő szigetelőből álló elektromos alkatrész. A két vezetőt ''fegyverzetnek'' nevezik. Az egyik fegyverzeten található [[elektromos töltés|töltésmennyiség]] és a fegyverzetek közötti [[elektromos feszültség|feszültség]] hányadosával meghatározott fizikai mennyiséget a ''kondenzátor kapacitásának'' nevezzük. Képlettel:
:<math>
C = \frac{Q}{U}
</math>.
A kondenzátor kapacitása függ a fegyverzetek méreteitől, azok egymáshoz viszonyított helyzetétől és távolságától, továbbá a fegyverzeteket körülvevő (egyszerűbb esetekben a fegyverzetek között található) szigetelőanyag ([[dielektrikum]]) [[permittivitás]]ától.
== Több kondenzátorból álló kétpólus kapacitása ==
A '''kétpólus''' olyan elektromos áramkör, amelynek két kivezetése (csatlakozópontja) van. Több kondenzátorból álló kétpólus esetén az egyik kivezetésén található ''töltésmennyiség'' és a két kivezetés közti ''feszültség'' hányadosával meghatározott fizikai mennyiséget a ''kétpólus kapacitásának'' nevezzük. Képlettel:
:<math>
C = \frac{Q}{U}
</math>.
== Magában álló, környezetétől elszigetelt vezető kapacitása ==
A kapacitás egy magában álló, környezetétől elszigetelt '''vezető''' esetén is hasonlóan értelmezhető, mint a kondenzátor kapacitása. Ilyenkor úgy tekintjük, hogy a vizsgált vezető az egyik fegyverzet, a másik pedig ettől ''végtelen távol'' van, és így a feszültség szerepét a végtelen távoli ponthoz viszonyított feszültség, azaz a [[elektromos potenciál|potenciál]] veszi át. Ennek megfelelően: A magában álló, környezetétől elszigetelt vezető esetén a vezetőn levő ''töltésmennyiség'' és a ''potenciál'' hányadosaként értelmezett fizikai mennyiséget a ''vezető kapacitásának'' nevezzük. Képlettel:
:<math>
C = \frac{Q}{U}
</math>.
A magában álló, környezetétől elszigetelt vezető kapacitása függ a méreteitől, továbbá a vezetőt körülvevő szigetelőanyag ([[dielektrikum]]) [[permittivitás]]ától.
== A kapacitás mértékegységei ==
A kapacitás '''SI-mértékegysége''' a [[farad]] (ejtsd: farád), jele: F. Az elnevezés [[Michael Faraday]] angol fizikus nevéből származik. A kapacitás definíciójából adódóan:
:<math>
[C] = {[Q] \over [U]} = {{\mbox{C}} \over {\mbox{V}}} = \mbox{F}
</math>.
A farad az [[SI-alapegység]]ekkel kifejezve:
:<math>
\mathrm{F}=\mathrm{m}^{-2}\cdot\mathrm{kg}^{-1}\cdot\mathrm{s}^4\cdot\mathrm{A}^2
</math>.
[[Fájl:Capacitance of Earth.svg|bélyegkép|A Föld kapacitása]]
A kapacitás további, a gyakorlatban használt SI-egységei a ''mikrofarad'', a ''nanofarad'' és ''pikofarad''. Az SI-ben használt [[SI-prefixum|prefixumok]] értékeinek megfelelően:
{| width = 35% {{széptáblázat}}
! Név
! Jel
! align = "center" colspan="2"| Értéke
|-
| width = "30%" | mikrofarad
| width = "15%" align = "center" | µF
| width = "15%" align = "center" | {{Adat|e-6|F}}
| Width = "40%" align = "right" | {{Adat|0,000001|F}}
|-
| nanofarad
| align = "center" | nF
| align = "center" | {{Adat|e-9|F}}
| align = "right" | {{Adat|0,000000001|F}}
|-
| pikofarad
| align = "center" | pF
| align = "center" | {{Adat|e-12|F}}
| align = "right" | {{Adat|0,000000000001|F}}
|}
Azt, hogy a farad a gyakorlatban túlzottan nagynak bizonyult, jól szemlélteti, hogy a {{Adat|6371|km}} sugarú vezető gömbnek tekinthető [[Föld]] kapacitása is csupán {{Adat|708|uF}}.
[[Fájl:Kondensator cgs cm.jpg|bélyegkép|5000 cm kapacitású kondenzátor]]
A kapacitás [[CGS-mértékegységrendszer|CGS-mértékegysége]] a [[méter#A méter törtrészei|centiméter]]. A centiméter és a farad (illetve a pikofarad) közti kapcsolat:
: 1 cm ≈ 1,11·10<sup>−12</sup> F,
azaz
: 1 cm ≈ 1,11 pF.
Definíció szerint pontosan {{Adat|1|cm|''C''}} a kapacitása egy vákuumban elhelyezkedő {{Adat|1|cm|''R''}} sugarú fémgömbnek, az {''R''} cm sugarú gömb kapacitása pedig {''R''} cm. (Itt az {''R''} jelölés az ''R'' sugár centiméterben megadott értékének a [[mérőszám]]át jelenti.)
== Néhány egyszerű rendszer
{| class="wikitable"
!Típus
87 ⟶ 139 sor:
|}
== Kondenzátorokból álló kétpólus eredő kapacitása ==
[[Fájl:Total capacitance.svg|bélyegkép|Az eredő kapacitás fogalma]]
Igazolható, hogy a ''kondenzátorokból álló kétpólus helyettesíthető egyetlen kondenzátorral'' úgy, hogy a kétpólust tartalmazó áramkör többi részén a helyettesítés következtében semmiféle változás ne történjen. Annak a kondenzátornak a kapacitását, amellyel a kétpólusú kondenzátorrendszer ily módon helyettesíthető, a rendszer (kétpólus) ''eredő kapacitásának'' nevezzük. Az eredő kapacitás jele ''C''<sub>e</sub>, de ha nem okoz félreértést, egyszerűen csak ''C''-vel jelöljük. Belátható, hogy a kondenzátorokból álló kétpólus kapacitása ugyanakkora, mint az eredő kapacitása.
=== Párhuzamos kapcsolás ===
[[Fájl:Kondenzator parhuzamos.svg|bélyegkép|Kondenzátorok párhuzamos kapcsolása]]
Kondenzátorok párhuzamos kapcsolásánál minden kondenzátor egyik kivezetése a rendszer egyik kivezetéséhez, a másik kivezetése pedig a rendszer másik kivezetéséhez csatlakozik. Mérésekkel, illetve elméleti úton is igazolható, hogy ''párhuzamos kapcsolásnál a rendszer eredő kapacitása ugyanakkora, mint az egyes kondenzátorok kapacitásának összege''. Képlettel:
:<math>
C_\mathrm{e}=C_1+C_2+\ ...\ +C_\mathrm{n}
</math>.
Speciálisan ''n'' db ''C'' kapacitású kondenzátor párhuzamos kapcsolásánál az eredő kapacitás:
:<math>
C_\mathrm{e}=n \cdot C
</math>.
=== Soros kapcsolás ===
[[Fájl:Kondenzator soros.svg|bélyegkép|Kondenzátorok soros kapcsolása]]
Kondenzátorok soros kapcsolásánál az egyes kondenzátorok elágazás nélkül kapcsolódnak egymáshoz. A rendszer két kivezetését az első és az utolsó kondenzátor szabadon maradó kivezetései alkotják. Mérésekkel, illetve elméleti úton is igazolható, hogy ''soros kapcsolásnál a rendszer eredő kapacitásának reciproka ugyanakkora, mint az egyes kondenzátorkapacitások reciprokának összege''. Képlettel:
:<math>
\frac{1}{C_\mathrm{e}}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\ ...\ +\frac{1}{C_\mathrm{n}}
</math>.
Speciálisan ''n'' db ''C'' kapacitású kondenzátor párhuzamos kapcsolásánál az eredő kapacitás:
:<math>
C_\mathrm{e}=\frac{C}{n}
</math>.
Igazolható, hogy két kondenzátor párhuzamos kapcsolásánál az eredő kapacitás közvetlenül az
:<math>
C_\mathrm{e}=\frac{C_1 \cdot C_2}{C_1 + C_2}
</math>
összefüggés alapján is kiszámítható.
== Kapcsolódó szócikkek ==
* [[Kondenzátor (áramköri alkatrész)]]
* [[Változtatható kapacitású kondenzátor]]
* [[Dielektrikum]]
* [[Permittivitás]]
* [[Dielektromos állandó]]
== Források ==
* Jakab Miklós: ''Természetismeret''. Kémia, fizika az általános iskola 7. osztálya számára (2009) {{ISBN|978-963-19-4206-4}}
{{Elektromágnesség-box}}
| |||