Wat is Capaciteit? — Natuurkunde

Definitie 27.12 Universitaire natuurkunde — jaar 1 · Hoofdstuk 27 — Elektrische potentiaal; geleiders en condensatoren

Een geïsoleerde geleider op potentiaal $V$ draagt een lading $Q$ die evenredig is met $V$ : $Q = CV$ , met $C$ zijn capaciteit (farad, $\mathrm{F}$ ); voor een bol is $C = 4\pi\varepsilon_0R$ . Een condensator is een paar geleiders (platen) die tegengestelde ladingen $\pm Q$ dragen en tegenover elkaar staan zodat het veld ertussen opgesloten zit; zijn capaciteit is $C = Q/U$ met $U = V_1 - V_2$ de spanning tussen de platen. Het symbool en de kringwet $i = C\,\dd u/\dd t$ zijn gebruikt in Hoofdstuk 7.

Vlakke, bolvormige en met diëlektricum gevulde condensatoren. Het veld (oranje) zit opgesloten tussen de platen, op de randeffecten aan de randen na, die worden verwaarloosd als d klein is; de energie 1/2 _0E2 per volume-eenheid huist in dat veld. — Vlakke, bolvormige en met diëlektricum gevulde condensatoren. Het veld (oranje) zit opgesloten tussen de platen, op de randeffecten aan de randen na, die worden verwaarloosd als $d$ klein is; de energie $\tfrac12\varepsilon_0E^2$ per volume-eenheid huist in dat veld.

Voorbeelden

Voorbeeld 27.15 (Drie condensatoren en hun energie)

Een vierkante meter foliepaar op $1\,\mathrm{mm}$ afstand: $C = 8.85 \times 10^{-12}/ 10^{-3} = 8.9\,\mathrm{nF}$ — de farad is een reusachtige eenheid. De $150\,\text{µ}\mathrm{F}$ van een defibrillator bij $2\,\mathrm{kV}$ : $300\,\mathrm{J}$ , in milliseconden afgegeven. Een supercondensator van $3000\,\mathrm{F}$ bij $2.7\,\mathrm{V}$ : $11\,\mathrm{kJ}$ in een blik zo groot als een frisdrankfles — zijn capaciteit komt van een moleculaire spleet $d$ en een enorm poreus oppervlak $S$ . De energiedichtheid van een veld bij de doorslag van lucht, $\tfrac12\varepsilon_0(3 \times 10^6)^2 = 40\,\mathrm{J}/\mathrm{m}^{3}$ , verklaart waarom condensatoren zo weinig opslaan vergeleken met accu’s.

Lees in het hoofdstuk →

Voorbeelden

Verwante begrippen