15. ΠΥΚΝΩΤΕΣ Ο ΒΑΣΙΚΟΣ ΠΥΚΝΩΤΗΣ 15.1

ΣΤΟΧΟΙ Σ’ αυτό το μάθημα θα μάθουμε: Να περιγράφουμε την κατασκευή του βασικού πυκνωτή. Να περιγράφουμε τον τρόπο με τον οποίο φορτίζεται ένας πυκνωτής. Να εξηγούμε τι ονομάζουμε χωρητικότητα πυκνωτή. Να λύουμε προβλήματα σχετικά με τη χωρητικότητα πυκνωτή.

Κατασκευή του βασικού πυκνωτή Διηλεκτρικό Ο πυκνωτής αποτελείται από δύο μεταλλικές πλάκες (οπλισμοί) τοποθετημένες παράλληλα. Μεταξύ τους υπάρχει κάποιο μονωτικό υλικό (διηλεκτρικό). Σε κάθε μεταλλική πλάκα συνδέουμε ένα ακροδέκτη. Ακροδέκτης Πλάκες - Οπλισμοί

Τρόπος φόρτισης του πυκνωτή Σε κανονική κατάσταση οι οπλισμοί είναι ηλεκτρικά ουδέτεροι. - + Συνδέω στον πυκνωτή μια πηγή. Ελεύθερα ηλεκτρόνια από τον οπλισμό Α φεύγουν και πάνε προς το θετικό πόλο της πηγής. Ο οπλισμός Α φορτίζεται θετικά. + - V - -e Α Β + -e Τα θετικά φορτία έλκουν μέσω του διηλεκτρικού τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στον οπλισμό Β. -e Έχουμε κίνηση ηλεκτρονίων από τον αρνητικό πόλο της πηγής προς τον οπλισμό Β. Η διαδικασία της φόρτισης σταματά όταν η τάση μεταξύ των οπλισμών γίνει ίση με την τάση της πηγής.

Χωρητικότητα πυκνωτή Χωρητικότητα πυκνωτή ονομάζουμε την ικανότητα του πυκνωτή να συγκρατεί ηλεκτρικά φορτία στους οπλισμούς του, όταν μεταξύ τους εφαρμοστεί συγκεκριμένη τάση. +U- Ο πυκνωτής εξακολουθεί να μένει φορτισμένος κι’ αν ακόμα αποσυνδεθεί από την πηγή.

Πώς ορίζεται η χωρητικότητα Η χωρητικότητα ενός πυκνωτή ορίζεται ως το πηλίκο του ηλεκτρικού φορτίου και της διαφοράς δυναμικού μεταξύ των οπλισμών του. Σύμβολο της χωρητικότητας: C Μονάδα μέτρησης της χωρητικότητας: F Φάραντ (farad)

Λύση προβλημάτων Λύση Q =20 μC U = 4 V C = ; Παράδειγμα 1 Στους οπλισμούς ενός πυκνωτή υπάρχει ηλεκτρικό φορτίο Q = 20 μC. Αν η διαφορά δυναμικού μεταξύ των οπλισμών του είναι 4 V, να υπολογίσετε τη χωρητικότητά του. Λύση Q =20 μC U = 4 V C = ;

Λύση C =40 nF Q =2 μC U = ; Παράδειγμα 2 Ένας πυκνωτής έχει χωρητικότητα 40 nF. Αν το φορτίο στους οπλισμούς του είναι 2 μC να υπολογίσετε τη διαφορά δυναμικού μεταξύ των οπλισμών του. Λύση C =40 nF Q =2 μC U = ;

Λύση C =20 pF U = 100 V Q =; Παράδειγμα 2 Πυκνωτής με χωρητικότητα 20 pF έχει μεταξύ των οπλισμών του διαφορά δυναμικού 100 V. Να υπολογίσετε το ηλεκτρικό φορτίο που είναι συσσωρευμένο στους οπλισμούς του πυκνωτή. Λύση C =20 pF U = 100 V Q =;

Ενέργεια σε φορτισμένο πυκνωτή Όταν ο πυκνωτής φορτιστεί έχει συσσωρευμένη ενέργεια Ε μεταξύ των οπλισμών του η οποία υπολογίζεται με τον τύπο: Παράδειγμα Υπολογίστε την ενέργεια που είναι συσσωρευμένη σε πυκνωτή χωρητικότητας 100 μF, όταν η τάση μεταξύ των οπλισμών του είναι 20 V. Λύση Ε=½C·U2 Ε=20 mJ

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Ε=½C·U2 Ο ΒΑΣΙΚΟΣ ΠΥΚΝΩΤΗΣ F (Farad) Κατασκευή Ενέργεια σε πυκνωτή Ο ΒΑΣΙΚΟΣ ΠΥΚΝΩΤΗΣ Πώς φορτίζεται υπολογισμούς Χωρητικότητα Σύμβολο: C και Μονάδα μέτρησης F (Farad)

ΤΕΛΟΣ Χ. ΧΡΥΣΟΣΤΟΜΟΥ 2007