8.S: capacitance (muhtasari)

Masharti muhimu

uwezo	kiasi cha malipo kuhifadhiwa kwa kitengo volt
capacitor	kifaa kwamba maduka ya malipo ya umeme na nishati ya umeme
dielectric	kuhami vifaa kutumika kujaza nafasi kati ya sahani mbili
uharibifu wa dielectric	jambo ambalo hutokea wakati insulator inakuwa conductor katika uwanja wenye nguvu umeme
mara kwa mara dielectric	sababu ambayo capacitance huongezeka wakati dielectric inaingizwa kati ya sahani za capacitor
nguvu ya dielectric	nguvu muhimu ya shamba la umeme juu ambayo molekuli katika insulator huanza kuvunja na insulator huanza kufanya
wiani wa nishati	nishati kuhifadhiwa katika capacitor kugawanywa na kiasi kati ya sahani
ikiwa ni wakati wa umeme wa dipole	wakati wa dipole kwamba molekuli isiyo ya kawaida inaweza kupata wakati imewekwa kwenye uwanja wa umeme
ikiwa shamba la umeme	uwanja wa umeme katika dielectric kutokana na kuwepo kwa mashtaka yaliyotokana
ikiwa mashtaka ya uso	mashtaka yanayotokea juu ya uso dielectric kutokana na ubaguzi wake
mchanganyiko sambamba	vipengele katika mzunguko, kupangwa kwa upande mmoja wa kila sehemu, kushikamana na upande mmoja wa mzunguko, na pande nyingine za vipengele kushikamana na upande mwingine wa mzunguko.
sambamba sahani capacitor	mfumo wa sahani mbili kufanana sambamba conductive kutengwa kwa umbali
mchanganyiko mfululizo	vipengele katika mzunguko mpangilio katika mstari mmoja baada ya nyingine katika mzunguko

Mlinganyo muhimu

Capacitance	\(\displaystyle C=\frac{Q}{V}\)
Uwezo wa capacitor sambamba sahani	\(\displaystyle C=ε_0\frac{A}{d}\)
Uwezo wa capacitor spherical utupu	\(\displaystyle C=4πε_0\frac{R_1R_2}{R_2−R_1}\)
Uwezo wa capacitor ya cylindrical	\(\displaystyle C=\frac{2πε_0l}{ln(R_2/R_1)}\)
Uwezo wa mchanganyiko wa mfululizo	\(\displaystyle \frac{1}{C_S}=\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_2}+\frac{1}{C_3}+⋯\)
Uwezo wa mchanganyiko sambamba	\(\displaystyle C_P=C_1+C_2+C_3+⋯\)
Nishati wiani	\(\displaystyle u_E=\frac{1}{2}ε_0E^2\)
Nishati iliyohifadhiwa katika capacitor	\(\displaystyle U_C=\frac{1}{2}V^2C=\frac{1}{2}\frac{Q^2}{C}=\frac{1}{2}QV\)
Uwezo wa capacitor na dielectric	\(\displaystyle C=κC_0\)
Nishati iliyohifadhiwa katika capacitor pekee na dielectric	\(\displaystyle U=\frac{1}{κ}U_0\)
Dielectric mara kwa mara	\(\displaystyle κ=\frac{E_0}{E}\)
Ikiwa shamba la umeme katika dielectric	\(\displaystyle \vec{E_i}=(\frac{1}{κ}−1)\vec{E_0}\)

Muhtasari

8.2 Capacitors na Capacitance

• Capitor ni kifaa kinachohifadhi malipo ya umeme na nishati ya umeme. Kiasi cha malipo ya capacitor ya utupu inaweza kuhifadhi inategemea mambo mawili makubwa: voltage kutumika na sifa za kimwili za capacitor, kama ukubwa wake na jiometri.
• Capitance ya capacitor ni parameter ambayo inatuambia ni kiasi gani cha malipo kinaweza kuhifadhiwa katika capacitor kwa kila kitengo tofauti kati ya sahani zake. Uwezo wa mfumo wa waendeshaji hutegemea tu jiometri ya utaratibu wao na mali ya kimwili ya nyenzo za kuhami zinazojaza nafasi kati ya waendeshaji. Kitengo cha uwezo ni farad, wapi\(\displaystyle 1F=1C/1V\).

8.3 Capacitors katika Mfululizo na Sambamba

• Wakati capacitors kadhaa wanaunganishwa katika mchanganyiko wa mfululizo, usawa wa uwezo sawa ni jumla ya usawa wa uwezo wa mtu binafsi.
• Wakati capacitors kadhaa ni kushikamana katika mchanganyiko sambamba, capacitance sawa ni jumla ya capacitances mtu binafsi.
• Wakati mtandao wa capacitors una mchanganyiko wa uhusiano wa mfululizo na sambamba, tunatambua mitandao ya mfululizo na sambamba, na kuhesabu capacitances yao sawa hatua kwa hatua mpaka mtandao mzima unapungua kwa uwezo mmoja sawa.

8.4 Nishati iliyohifadhiwa katika Capacitor

• Wafanyabiashara hutumiwa kutoa nishati kwa vifaa mbalimbali, ikiwa ni pamoja na defibrillators, microelectronics kama vile calculators, na taa za flash.
• Nishati iliyohifadhiwa katika capacitor ni kazi inayohitajika kulipa capacitor, kuanzia bila malipo kwenye sahani zake. Nishati huhifadhiwa katika uwanja wa umeme katika nafasi kati ya sahani za capacitor. Inategemea kiasi cha malipo ya umeme kwenye sahani na juu ya tofauti kati ya sahani.
• Nishati iliyohifadhiwa kwenye mtandao wa capacitor ni jumla ya nguvu zilizohifadhiwa kwenye capacitors binafsi kwenye mtandao. Inaweza kuhesabiwa kama nishati iliyohifadhiwa katika capacitor sawa ya mtandao.

8.5 Capitor na Dielectric

• Capitance ya capacitor tupu imeongezeka kwa sababu ya\(\displaystyle κ\) wakati nafasi kati ya sahani zake imejaa kabisa na dielectric na mara kwa mara ya dielectric\(\displaystyle κ\).
• Kila vifaa vya dielectric ina mara kwa mara ya dielectric maalum.
• Nishati iliyohifadhiwa katika capacitor tupu pekee imepungua kwa sababu ya κwakati nafasi kati ya sahani zake imejaa kabisa na dielectric na mara kwa mara ya dielectric\(\displaystyle κ\).

8.6 Masi ya Masi ya Dielectric

• Wakati dielectric inapoingizwa kati ya sahani za capacitor, malipo sawa na kinyume cha uso huingizwa kwenye nyuso mbili za dielectric. Malipo ya uso yaliyotokana yanazalisha shamba la umeme linalopinga uwanja wa malipo ya bure kwenye sahani za capacitor.
• Mara kwa mara ya dielectric ya nyenzo ni uwiano wa shamba la umeme katika utupu kwenye uwanja wa umeme wa wavu katika nyenzo. Capitor kujazwa na dielectric ina capacitance kubwa kuliko capacitor tupu.
• Nguvu ya dielectric ya insulator inawakilisha thamani muhimu ya uwanja wa umeme ambapo molekuli katika nyenzo za kuhami huanza kuwa ionized. Wakati hii itatokea, nyenzo zinaweza kufanya na kuvunjika kwa dielectric huzingatiwa.

Wachangiaji na Masharti

Template:ContribOpenStaxUni