Kapasitanssit

Kapasitanssi on sähköisen järjestelmän latautumiskyvyn mitta, joka kuvaa, kuinka paljon varausta Q järjestelmä voi varata suhteessa siihen kohdistuvaan jännitteeseen V. Sen symboli on C ja yksikkö on faradi (F). Käytännössä kapasitassit ovat usein pieniä ja esitetään esimerkiksi piko- (pF) tai nano- (nF) faradeina.

Kapasitanssi riippuu sekä järjestelmän geometrisesta rakenteesta että käytetystä dielektrikasta. Esimerkiksi tavallisessa parallel-plate kapasitaattorissa C = ε0 εr A / d, missä ε0 on tyhjiön permittiviteetti, εr dielektrin suhteellinen permittiviteetti, A leviämä pinta-ala ja d etäisyys levyjen välillä. Dielektrinen materiaali parantaa kapasitaattorin kykyä varastoinnin eikä vain materiaali lisää C-arvoa; se pienentää myös vuotoja ja häviöitä suhteessa ilman dielektriikkaa.

AC-tilassa kapasitassi vaikuttaa impedanssiin, joka on ZC = 1 / (j ω C). Kapasitanssin avulla voidaan varastoida energia W = 1/2 C V^2, ja useita kapasitoitaori voidaan yhdistää sarjaan tai rinnakkain siten, että Ceq määräytyy 1/Ceq = sum(1/Ci) sarjassa ja Ceq = sum Ci rinnakkain.

Käytännön näkökohdat huomioivat epäidolisoituneet ominaisuudet: kapasitoitennilla on johtavuutta (esimerkiksi ESR), vuotoa, dielektrisen häviön ja mahdollinen jännitteestä riippuva kapasitus (varactor-tyyppiset ilmiöt). Lisäksi kapasitanssi voi muuttua lämpötilan ja korkeakohdan taajuuden mukaan.

Kapasitanssit ovat keskeisiä komponentteja suodatus- ja kytkentäpiireissä, aikavakioissa sekä energian varastoinnissa. Niitä tarkastellaan sekä fysikaalisena suureena että käytännön laitteiden ominaisuutena, joihin vaikuttavat materiaali, geometria ja ympäristöolosuhteet.