Δύο αγωγοί που απομονώνονται το ένα από το άλλο και τοποθετούνται κοντά σχηματίζουν έναν πυκνωτή.
Οι αγωγοί που σχηματίζουν τον πυκνωτή φορτίζονται με το ίδιο μέγεθος και αντίθετα φορτία.
Διαδεδομένη στην πράξη βρίσκει επίπεδηέναν πυκνωτή αποτελούμενο από δύο επίπεδες παράλληλες μεταλλικές πλάκες διαχωρισμένες από ένα διηλεκτρικό στρώμα. Η απόσταση μεταξύ των πλακών είναι μικρή σε σύγκριση με το μέγεθός τους. Οι πλάκες πυκνωτών ονομάζονται πλάκες πυκνωτών.
Για να φορτίσετε τις πλάκες ίσες αντίθετεςφορτία, μπορείτε να τα συνδέσετε με τους πόλους μιας ηλεκτρικής μηχανής. Στη συνέχεια, ένα αρνητικό φορτίο θα μεταφερθεί σε μία πλάκα και μια θετική φόρτιση σε μια άλλη.
Μπορείτε να συνδέσετε μία από τις πλάκες στον πόλο του μηχανήματος,το έδαφος το άλλο? τότε, στην άλλη πλάκα με επαγωγή, θα εμφανιστεί ένα φορτίο το οποίο είναι πανομοιότυπο σε μέγεθος και αντίθετο σε σημάδι στο φορτίο της πρώτης πλάκας. Εάν η πλάκα Α είναι θετικά φορτισμένη, τότε η πλάκα Β είναι αρνητικά φορτισμένη με επαγωγή. το θετικό φορτίο της πλάκας Β εξουδετερώνεται από τα ηλεκτρόνια που ρέουν στην πλάκα από τη γη, η οποία είναι η πρακτικά ανεξάντλητη πηγή τους. Ελκυσμένο στην θετικά φορτισμένη πλάκα Α, το αρνητικό φορτίο Β θα τοποθετηθεί στην εσωτερική επιφάνεια της πλάκας που βλέπει Α.
Εάν η πλάκα Α είναι αρνητικά φορτισμένη, τότε τα ελεύθερα ηλεκτρόνια της πλάκας Β απωθούνται από την πλάκα Α και πηγαίνουν στο έδαφος, ενώ η πλάκα Β είναι θετικά φορτισμένη.
Και στις δύο περιπτώσεις, τα φορτία επικεντρώνονται μόνο στις επιφάνειες Α και Β που αντικρίζουν το ένα το άλλο.
Η απουσία φορτίων στις εξωτερικές επιφάνειες δίνειη δυνατότητα πλήρους μεταφοράς των φορτίων στον πυκνωτή μέσω των εξωτερικών πλευρών των πλακών. Το φορτίο ενός πυκνωτή καθορίζεται από το φορτίο μίας από τις πλάκες του, καθώς ένα ίσο φορτίο εμφανίζεται στο άλλο με επαγωγή.
Συνδέουμε μια πλάκα πυκνωτή με μια ράβδοηλεκτρομετρητή και η άλλη πλάκα και το σώμα του ηλεκτρομέτρου είναι γειωμένο. Χρησιμοποιώντας μια μπάλα δοκιμής, θα μεταφέρουμε τη φόρτιση στον πυκνωτή διαδοχικά σε ίσες ποσότητες. Σημειώνουμε ότι όταν η φόρτιση αυξάνεται 2, 3, 4 ή περισσότερες φορές, αντίστοιχα, 2, 3, 4 ή περισσότερες φορές, αυξάνεται η διαφορά δυναμικού του πυκνωτή.
Αυτή η ποσότητα, η οποία μετράται από την αναλογία του φορτίου του πυκνωτή προς την πιθανή διαφορά των πλακών του (ή πλακών), είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή.
Δηλώνοντας το με το γράμμα C, μπορείτε να γράψετε:
C = q / (ϕ1 - ϕ2).
Το ηλεκτρικό πεδίο ενός πυκνωτή συγκεντρώνεται πρακτικά μεταξύ των πλακών μέσα σε αυτό, έτσι ώστε τα γύρω σώματα να μην επηρεάζουν την χωρητικότητα του πυκνωτή.
Ας κάνουμε ένα πείραμα. Ας πάρουμε έναν επίπεδο πυκνωτή που αποτελείται από δύο μεταλλικές πλάκες Α και Β, τοποθετημένες σε μονωτές.
Συνδέστε την πλάκα Α με το ηλεκτρόμετρο, πλάκαΘα το στηρίξουμε. Ας φορτίσουμε την πλάκα Α, το ηλεκτρόμετρο θα σημειώσει μια συγκεκριμένη πιθανή διαφορά του πυκνωτή. Εάν φέρετε την πλάκα Β πιο κοντά στο Α, μπορείτε να δείτε ότι η πιθανή διαφορά μεταξύ των πλακών μειώνεται.
Μείωση της πιθανότητας διαφοράς των πλακών πυκνωτή με σταθερή φόρτιση σε αυτό δείχνει αύξηση της χωρητικότητάς της.
Έτσι, η χωρητικότητα ενός επίπεδου πυκνωτή θα είναι μεγαλύτερη, όσο μικρότερη είναι η απόσταση μεταξύ των πλακών ή τόσο μικρότερο είναι το πάχος του διηλεκτρικού εγκλεισμένου μεταξύ των πλακών.
Μετακίνηση της πλάκας Β προς τα πάνω σε σχέση με την πλάκα Ακαι προς τα κάτω, θα αλλάξουμε τις περιοχές των πλακών που αλληλεπικαλύπτονται. Παρατηρώντας ταυτόχρονα τις ενδείξεις του ηλεκτρομέτρου, μπορεί να διαπιστωθεί ότι όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή των αμοιβαίως επικαλυπτόμενων πλακών του πυκνωτή, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητά του. Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή των πλακών πυκνωτή, τόσο περισσότερο φορτίο μπορεί να συγκεντρωθεί σε αυτές με δεδομένο ίσο δυναμικό.
Ας κάνουμε ένα ακόμη πείραμα. Για να γίνει αυτό, τοποθετούμε τις πλάκες του πυκνωτή Α και Β σε απόσταση μεταξύ τους και φορτίζουμε την πλάκα Α.
Σημειώστε το μέγεθος της διαφοράς δυναμικού ότανο ρόλος του διηλεκτρικού είναι ο αέρας. Ας τοποθετήσουμε τώρα ένα γυάλινο φύλλο ή οποιοδήποτε άλλο διηλεκτρικό μεταξύ των πλακών. θα δούμε ότι η δυνητική διαφορά μεταξύ τους θα μειωθεί. Για να το αυξήσετε στο προηγούμενο επίπεδο, είναι απαραίτητο να προσθέσετε μια φόρτιση στην πλάκα A. Από αυτό προκύπτει ότι η αντικατάσταση του στρώματος αέρα μεταξύ των πλακών του πυκνωτή με οποιοδήποτε άλλο διηλεκτρικό αυξάνει την χωρητικότητά του.
Αφήστε το C₀ να είναι η χωρητικότητα ενός πυκνωτή όταν υπάρχει κενό ή αέρας μεταξύ των πλακών του, και το C είναι η χωρητικότητά του χρησιμοποιώντας διηλεκτρικό.
Διαιρώντας τα C και C₀, βρίσκουμε τη διηλεκτρική σταθερά του διηλεκτρικού ԑ:
ԑ = С / С₀.
Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η διηλεκτρική σταθερά του διηλεκτρικού, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα του πυκνωτή.
