Електрически капацитет

Серия статии на тема
Класическа електродинамика
Електричество Магнетизъм Електромагнетизъм
Електростатика Закон на Кулон Теорема на Гаус Електрически дипол Електрически заряд Интензитет на електрическото поле Електрично поле Електричен потенциал Електрет
Магнитостатика Магнит Магнитно поле Дипол Магнитен поток Магнитна индукция Интензитет на магнитното поле Магнитна проницаемост Магнитна възприемчивост Магнитен момент Намагнитване Феромагнетизъм Диамагнетизъм Парамагнетизъм Суперпарамагнетизъм Антиферомагнетизъм Феримагнетизъм Магнитна левитация Закон на Био-Савар Закон на Ампер
Електродинамика Електромагнитно поле Електромагнитна индукция Електромагнитно излъчване Дипол Сила на Лоренц Уравнения на Максуел Електромагнитен 4-потенциал Електричен потенциал Магнитен векторен потенциал Вълново уравнение Закъсняващ потенциал Оператор на Д'Аламбер Електрически диполен момент Електромагнит Ефект на Майснер
Електрическа верига Електрически ток Електрическо напрежение Волт-амперна характеристика Електрическо съпротивление Индуктивност Електрически капацитет Електрическа проводимост Електрически импеданс Закон на Ом Закони на Кирхоф Закон на Джаул-Ленц
Известни учени Хенри Кавендиш Майкъл Фарадей Андре-Мари Ампер Густав Кирхоф Джеймс Кларк Максуел Хайнрих Херц Алберт Абрахам Майкелсън Робърт Миликан Георг Ом Луи Неел
п б р

Електричният капацитет е характеристика, показваща способността да се натрупва електричен заряд. Обикновено, когато е ясно, че се говори в контекст електротехника, „електричен“ се изпуска, казва се просто „капацитет“. Има две дефиниции, респективно две различни велични, наречени „капацитет“ за капацитет:

Капацитетът на проводник или кондензатор се определя като отношение на големината на заряда към потенциала на проводника. Означава се с латинската буква C.

${\displaystyle C={\frac {Q}{V}},}$ където Q е зарядът, а V – потенциалът.

В системата SI капацитетът се измерва във фаради (означение F), чиято величина е твърде голяма в практически приложения, поради което се използват следните производни – пикофарад (pF), нанофарад (nF) и микрофарад (μF).

Зависимостта между капацитета, C, напрежението, V(t), и тока, I(t), в една верига е:

${\displaystyle I(t)=C{\frac {\mathrm {d} V(t)}{\mathrm {d} t}}.}$

Капацитетът на отделен проводник е равен на отношението на заряда на проводника към неговия потенциал, при предположението че всички други проводници са безкрайно отдалечени и че потенциалът на безкрайно отдалечената точка е приет за равен на нула. Капацитетът се определя от геометричните размери и формата на проводника и от електричните свойства на околната среда (нейната диелектрична проницаемост) и не зависи от материала на проводника. Например, капацитетът във вакуум на кълбо от проводящ материал с радиус R е равен на:

${\displaystyle C=4\pi \varepsilon _{0}R.}$

където ε₀ е диелектричната проницаемост на вакуума.

Понятието капацитет се отнася също към система от проводници, в частност, към система от два проводника, разделени с диелектрик, т. нар. кондензатор. В този случай взаимният капацитет на тези проводници ще е равен на отношението на заряда, натрупан в кондензатора, и разликата между потенциалите на проводниците. За най-честия случай – плосък кондензатор, при който проводниците са с форма на пластини, капацитетът е равен на:

${\displaystyle C=\varepsilon _{0}\varepsilon _{r}{\frac {S}{d}},}$

където

-S е площта на припокриване на пластините;

-d е разстоянието между тях;

-${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ е диелектричната проницаемост на вакуума;

-${\displaystyle \varepsilon _{r}}$ е относителната диелектрична проницаемост на диелектрика;

Капацитет на акумулатор (акумулаторна батерия) е произведението на тока, който може да даде акумулаторът, докато се разреди, умножен по времето, за което става това. Токът се мери в ампери [A], времето – в часове, капацитетът се получава в ампер-часове (Ah). За акумулаторите капацитетът се дава в ампер-часове, а за батериите за битови прибори, се дава в милиампер-часове.

При привидната простота на горното определение, си има тънкости. Колко голям да е този ток, какво значи „докато се разреди“ и дали токът ще тече непрекъснато или протичането на ток ще се редува с паузи. Точният начин за провеждане на изпитванията, доказващи капацитета, се определя в съответни нормативни документи.

За оловните акумулатори, които са изобретени още през втората половина на 19 век, традиционният начин за изпитване е: Токът има стойност, равна на 0,05 от обявения капацитет, акумулаторът се приема за разреден, когато напрежението му спадне до 1,8 V на една клетка при непрекъснат разряд. Например: акумулатор за автомобил с капацитет 65 Ah трябва да се изпитва с ток 3,25 A и това да продължи 20 часа (поне). Изпитването ще приключи при напрежение 10,8 V (автомобилните акумулатори са с по 6 клетки). Понякога се сочи и 1,75 волта на клетка.

Капацитетът и на другите видове електрохимични източници, включително и на батериите за битови уреди също се измерва в амперчаса. Тези данни се знаят и се публикуват^[1], обаче невинаги се обявяват като данни на съответната батерия.

• Батерия
• Електромагнетизъм
• Електричество
• Електроника
• Кондензатор