Elektrische capaciteit

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Principe van elektrische capaciteit

Elektrische capaciteit is de elektrische eigenschap van een geleider om elektrische lading op te kunnen slaan, zoals in een condensator of accu. Onderscheiden moeten worden de eigen capaciteit van een geleidend object en de capaciteit ten opzichte van een andere geleider.

Capaciteit wordt uitgedrukt in farad. In de praktijk zijn bij zwakstroomelektronica daarvan afgeleide eenheden gangbaar: millifarad (mF) microfarad (μF) en nanofarad (nF).

Eigen capaciteit[bewerken | brontekst bewerken]

Een geïsoleerd opgestelde geleider kan lading opnemen. Daarbij verandert de potentiaal van de geleider. Hoe meer lading toegevoegd moet worden voor dezelfde toename van de potentiaal, hoe groter de capaciteit. De toegevoegde lading is recht evenredig met de toename van de potentiaal, met de capaciteit als evenredigheidsconstante:

Condensator[bewerken | brontekst bewerken]

Een condensator bestaande uit twee geleiders, met respectievelijke lading en , waarover een potentiaalverschil staat, heeft een capaciteit

Arbeid[bewerken | brontekst bewerken]

De arbeid die nodig is om een condensator met capaciteit op te laden tot een spanning , is

Deze arbeid is gelijk aan de energie die opgeslagen wordt in de condensator.

Geometrie[bewerken | brontekst bewerken]

De capaciteit van een condensator is afhankelijk van zijn geometrie en van de elektrische eigenschappen van het diëlektricum. De capaciteit neemt toe met de oppervlakte van de geleiders en af met de afstand daartussen.

Vlakke condensator[bewerken | brontekst bewerken]

Een condensator bestaande uit twee vlakke platen met oppervlakte (m2) op een onderlinge afstand (m) en gescheiden door een vacuüm heeft (bij verwaarlozing van de randeffecten) een capaciteit

(farad)

Hierin is

de elektrische veldconstante.

Het volume is zodat de energiedichtheid gegeven wordt door:

,

met de elektrische veldsterkte tussen de platen.

Bolvormige condensator[bewerken | brontekst bewerken]

De capaciteit van een condensator bestaande uit twee concentrische sferen met stralen en wordt gegeven door

Cilindervormige condensator[bewerken | brontekst bewerken]

De capaciteit van een condensator bestaande uit twee concentrische cilinders met stralen en , en lengte wordt gegeven door

Diëlektricum[bewerken | brontekst bewerken]

Wanneer tussen de geleiders geen vacuüm is, moet in de formules de constante vervangen worden door , waarin de relatieve diëlektrische constante is van het diëlektricum. Deze dimensieloze grootheid is voor alle materialen groter dan 1. Bij eenzelfde geometrie resulteert de aanwezigheid van een diëlektricum tussen de geleiders dus in een grotere capaciteit. Voor vacuüm geldt .