Pojemność elektryczna – czym jest i jak się ją wykorzystuje?

Pojemność elektryczna to wielkość fizyczna, jaką wyznacza stosunek ładunku „q” do potencjału „V” przewodnika, na którym jest zgromadzony.

Pojemność elektryczna w teorii elektrotechniki

Kiedy przewodnik zostanie naelektryzowany, ładunek rozkłada się na jego powierzchni. I choć nie zawsze jest to rozkład równomierny, to gdyby jako model wziąć metalową kulę o promieniu „R” to właśnie takim on będzie. W tym przypadku natężenie pola na jej powierzchni będzie miało wartość taką, jakby cały ładunek „q” był skupiony w jej środku. Na podstawie tych informacji możemy więc ustalić, że pojemnością określamy stosunek ładunku wprowadzonego na przewodnik do jego potencjału. Jest to jednak zależność prawidłowa dla odosobnionego przewodnika. W przypadku, gdy mamy do czynienia z kondensatorem, bądź innym układem przewodników, następuje zwiększenie pojemności elektrycznej. Najprostszy kondensator stanowi układ dwóch płytek równoległych wykonanych z metalu i przedzielonych izolatorem. Nazywamy go kondensatorem płaskim, a jego płytki okładkami lub okładzinami. Gdy kondensator zostanie naładowany, to jego okładki mają ładunki różnoimienne i istnieje między nimi pole jednorodne.

Aby naładować kondensator, należy wykonać określoną pracę. Jej miarą jest pole figury otrzymanej pod wykresem zależności między ładunkiem a napięciem kondensatora. Kondensatory można łączyć ze sobą zarówno szeregowo, jak i równolegle, bądź w sposób mieszany. W przypadku układu szeregowego pojemność ma wartość równą odwrotności sumy odwrotności pojemności kondensatorów składowych. W przypadku połączenia równoległego pojemność elektryczna tejże grupy ma wartość sumy pojemności poszczególnych kondensatorów wchodzących w jej skład.

Pojemność elektryczna w praktyce

Pojemność elektryczna w praktyce wykorzystywana jest głównie poprzez kondensatory. Urządzenia te znajdują zastosowanie nie tylko w elektrotechnice, ale również w układach elektronicznych. Stosowane są w zasilaczach oraz stabilizatorach napięcia, umożliwiając podtrzymanie wartości chwilowej napięcia w przerwach pomiędzy kolejnymi impulsami prądu, jakie dopływają z prostownika. Oprócz tego pozwalają na ograniczenie wahań napięcia i pozwalają dokonać chwilowego poboru prądu o natężeniu, które znacząco przewyższa wartość średnią lub skuteczną. Zapewne brzmi to dla was dość skomplikowanie, więc w uproszczeniu można powiedzieć, że dają one „większą kontrolę” nad parametrami napięcia. Szczególnie, że są również stosowane jako filtry ograniczające przedostawanie się zakłóceń do sieci energetycznej. Redukują zakłócenia związane z szybkimi skokami poboru prądu, powodowane przez urządzenia takie jak silniki elektryczne, iskrowniki czy tyrystorowe układy sterujące.

W codziennym życiu ciężko „spotkać” tak po prostu kondensator, gdyż jako samodzielny element nie ma funkcji dla człowieka. Tak naprawdę jednak otacza nas ich znacznie większa ilość, niż mogłoby się wydawać. Pojemność elektryczna, której dostarczają, wykorzystywana jest w otaczających nas komputerach, smartfonach, właściwie niemalże wszystkich urządzeniach elektrycznych, w których steruje się w jakiś sposób napięciem. Dlatego też pierwszym i podstawowym skojarzeniem z pojemnością elektryczną powinien być kondensator.