Preveden delovni zvezek (pdf format)

Poglavje 26: Kapaciteta in dielektriki
Sedaj, ko razumemo elektrina polja in elektrine potenciale, s tem razumemo tudi
kondenzatorje. Kondenzator je v bistvu sestavljen iz dveh vzporednih ploš, ki sta si dovolj blizu,
da lahko shranita enaka naboja nasprotnega predznaka s potencialno razliko med njima. Koliina
naboja, ki jih kondenzator z vzporednima plošama lahko shrani pri doloeni napetosti, je
odvisna od njegove geometrije in ji pravimo kapaciteta (merimo jo v faradih, 1 farad = 1
coulomb/volt). Tipien nain poveanja kapacitete kondenzatorja je z vstavljenjem dielektrika
(izolatorja) med obe prevodni ploši. Naboji v dielektriku so v primerjavi s prostimi elektroni v
prevodnikih (ki se pod vplivom elektrinega polja lahko premikajo) vezani (se ne morejo
premikati po dielektriku).
Predstavitev 26.1: Mikroskopski pogled na kondenzator
Animacija kaže kondenzator iz dveh vzporednih ploš (na vrhu),
povezan z baterijo (na dnu). Predstavitev kaže, kaj se zgodi, e
povežemo baterijo in se modri elektroni loijo od pozitivno
naelektrenih atomov. V animaciji vidimo le 10 parov naelektrenih
delcev. Ponovni zagon.
Kakšna je smer elektrinega polja med plošama, ko se elektroni
nakopiijo na levi ploši Elektrino polje vedno kaže od
pozitivnih delcev k negativnim; zato polje kaže na levo. Naboji potujejo, dokler se elektrini
potencial med plošama ne ujema z elektrinim potencialom baterije.
Sedaj spremenimo konfiguracijo in dodajmo med ploši
kondenzatorja dielektrik. Kaj se zgodi z atomi v dielektriku med
obema plošama (predstavljeni so s krogci) Zaradi elektrinega
polja, ki si ga ustvarjajo naboji na plošah kondenzatorja, so
naboji v dielektriku polarizirani. Ker utijo pozitivni in negativni
delci sile v nasprotnih smereh, hoejo elektroni v desno,
pozitivno naelektreni atomi pa v levo. Vendar pa se ti delci ne
morejo povsem loiti in premikati, kot to sicer velja za naboje v
prevodnikih. Se lahko le polarizirajo. Ker so med seboj še vedno
povezani, jim pravimo vezani naboji.
Kakšna je smer elektrinega polja, ki ga povzroa polarizacija (vezanih) nabojev v dielektriku
Ima nasprotno smer od zaetnega elektrinega polja. Zato je celotno elektrino polje med
plošama (ob istem številu nabojev) manjše. Ali je sedaj baterija veja ali manjša od prejšnje,
glede na to, da je potencialna razlika med plošama enaka napetosti baterije e je naboj na
kondenzatorju enak v obeh animacijah, kapaciteta pa je zaradi vnešenega dielektrika veja (C = k
0 A/d), potem V = Q/C kaže, da je zmanjšana razlika v elektrinih potencialih. Poleg tega, ker je
zmanjšano elektrino polje, je enako zmanjšana tudi potencialna razlika (za konstantno elektrino
polje V = -Ed).
e bi bila v obeh animacijah baterija enaka (V med plošama bi bil enak), bi bili ploši skupaj z
dielektrikom zmožni hraniti veji naboj. Zaradi V = -Ed bi bilo v obeh animacijah elektrino
polje med plošama enako. Ker vezani naboji v dielektriku zmanjšajo elektrino polje med
209