Kapasitiivisuus

Kapasitiivisuus on sähköopissa ominaisuus, jolla järjestelmä tai komponentti voi varastoida sähkövarausta ja energian jännitteellä erotellun varauksen seurauksena. Sitä pidetään kondensaattoreiden keskeisenä ominaisuutena. Kapasitiivisuus määritellään C = Q / V, missä Q on varaus coulombeina ja V on jännite voltteina. Yksikkö on faradi (F); käytännössä arvoja ilmentävät mikrofardi (µF), nanofardi (nF) ja pikofaradi (pF).

Kapasitiivisuus riippuu sekä geometriasta että dielektrisestä materiaalista. Parallellilevykondensaattorin tapauksessa C = ε0 εr A / d, jossa ε0 on tyhjiön permittiivisyys, εr dielektrinen vakio, A levyn pinta-ala ja d levyjen etäisyys. Dielektrinen vakio kuvaa materiaalin sähköistä polarisoitumista jännitteeseen vasten. Energia varastoituu myös kaavalla W = 1/2 C V^2.

AC-käytössä kapasitiivisuus ilmenee impedanssina Z = 1/(j ω C), eli capacitive reactance Xc = 1/(2π f C). Tämä vaikuttaa piirin veden kulkuun ja vaiheeseen sekä suodatus- että merkkinäytöissä.

Käyttökohteet ovat esimerkiksi energian varastointi pienissä tiloissa, signaalien kytkennät ja suodattimet sekä teho- ja jännitesäätöpiirit. Kapasitiivisuutta mitataan LCR-mittarilla tai vastaavilla impedance-menetelmillä; käytännön kondensaattoreilla on toleransseja, esimerkiksi ±1 %, ±5 % tai enemmän.

Rajoitteita ovat vuoto, dielektrinen häviö sekä epäoptimaaliset ESR- ja ESL-ominaisuudet, jotka vaikuttavat käytännön suorituskykyyn korkeissa taajuuksissa ja suurissa jännitteissä.