Itsekapasitanssi

Itsekapasitanssi (itsekapasitanssi) on kappaleen sähkökapasiteetti suhteessa epävarattuun referenssipisteeseen, yleensä kaukaiseen referenssiin tai maahan. Se kuvaa, kuinka paljon varauksia kappaleeseen voidaan siirtää suhteessa kappaleen potentiaaliin. Keskeinen yhtälö on Q = C V, jossa Q on kappaleeseen varattu kokonaisvaraus, V sen potentiaali suhteessa referenssiin ja C itsekapasitanssi.

Itsekapasitanssi riippuu pelkästään kappaleen geometriasta ja ympäröivästä dielektrisestä ympäristöstä. Sitä usein kutsutaan myös geometriseksi kapasitanssiksi, ja sen arvo voi muuttua, kun kappaletta lähellä olevat johtimet tai maadoitus muuttavat potentiaalinjakautumaa. Mikäli kappale sijaitsee homogeenisessa, eristetystä ympäristössä, itsekapasitanssi voidaan laskea ja se on esimerkiksi kappaleen ja potentiaalin referenssin välinen diagoniaalinen termi suurkaavassa kapasitanssikertoimien matriisissa.

Tunnettu esimerkki on pallo: jos pallo, säteeltään R, on eristetty vakuumissa, sen itsekapasitanssi on C = 4 π ε0 R. Dielektrisen ympäristön permittiivisyys ε vaikuttaa siten, että C noudattaa C = 4 π ε0 ε R riippuen ympäristöstä. Esimerkiksi pienikokoisen pallon (R noin 1 cm) itsekapasitanssi on noin 1 pF, kun taas 1 metriä halkaisijaltaan olevan pallon itsekapasitanssi on noin 100 pF.

Käytännössä itsekapasitanssi on pienempi kuin koko järjestelmän kokonaiskapasitanssi, ja se määrittää eristetyn kappaleen kyvyn varautua ilman läheisiä johtimia. Sillä on merkitystä esimerkiksi antenniteoriassa, vuorovaikutuksissa maadoituksen kanssa sekä sähkömittauksissa, joissa kappaleen itsensävarauksia käytetään referenssinä.