ظرفیت خازنی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
الکترومغناطیس
VFPt Solenoid correct2.svg
برق · مغناطیس


در الکترومغناطیس و الکترونیک، ظرفیت خازنی (به انگلیسی: Capacitance) به توانایی نگه‌داری بار الکتریکی توسط یک پیکر گفته می‌شود.ظرفیت همچنین مقدار انرژی الکتریکی اندوخته شده یا جدا است که پتانسیل الکتریکی نامیده می‌گردد.همگانی‌ترین گونه از دستگاه انبارش انرژی، خازن‌هایی با صفحه‌های موازی است.در خازن‌های صفحه موازی، ظرفیت با اندازه مساحت سطح صفحه (A) رابطه مستقیم و با فاصله میان دو صفحه موازی (d) رابطه عکس دارد.اگر بارهای الکتریکی روی صفحه‌ها را با Q+ و Q- و ولتاژ اعمال شده به میان دو صفحه را با V نشان دهیم، داریم:

C = \frac{Q}{V} \, .

در اس‌آی یکای ظرفیت فاراد است و هر فاراد برابرست با ۱ کولن بر ولت.

انرژی (با یکای ژول) اندوخته شده در یک خازن با کار انجام شده برای باردار کردن آن خازن برابر است.ظرفیت C را در نظر بگیرید که در آن بار q+ در یک صفحه و بار q- در دیگری موجود هستند؛ اگر یک بار الکتریکی از یک صفحه بر خلاف جهت پتانسیل به سمت صفحه دیگر حرکت کند طبق V=q/C، تغییرهای کار (dW) برابرست با:

 \mathrm{d}W = \frac{q}{C}\,\mathrm{d}q

که در اینجا:

W کار انجام شده است که با ژول
q اندازه بار است و با کولن
C ظرفیت است و با فاراد اندازه‌گیری می‌شود.

اندازه انرژی اندوخته شده در یک خازن با استفاده از یک معادله انتگرالی بدست می‌آید.کار (W) انجام شده برای باردار کردن یک خازن بدون بار (q = ۰) که در آن برای باردار شدن، بارها از صفحه‌ای به صفحه دیگر می‌جهند تا هر یک از بارهای Q+ و Q- در صفحه‌هایی جدا قرار گیرند، از معادله زیر بدست می‌آید:

 W_\text{charging} = \int_{0}^{Q} \frac{q}{C} \, \mathrm{d}q = \frac{1}{2}\frac{Q^2}{C} = \frac{1}{2}CV^2 = W_\text{stored}.

منبع[ویرایش]

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Capacitance»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۳ مهر ۱۳۸۹).