Sähkökapasitanssin

Sähkökapasitanssi (kapasitanssi) kuvaa sähköjärjestelmän kykyä varastoida sähkövarausta per yksikköjännite. Sen suure on C, ja se määritellään C = Q / V, missä Q on varatun varauksen suuruus ja V jännite. Kun jännite kasvaa, varastoitava varaus kasvaa suoraan suhteessa C:hen.

Yleinen malli on parallel-plate-kondensaattori, jonka kapasitanssi on C = ε0 εr A / d. Tässä A on levyjen pinta-ala, d etäisyys levyjen välillä, ε0 vapaan tilan permitiviteetti ja εr dielektrinen vakio materiaalille. Käytännössä kapasitanssi riippuu myös käytetystä dielectriikasta, tilan tiloista ja lämpötilasta.

Sähkökapasitanssi liittyy lisäksi energian varastoon: U = 1/2 C V^2. Varatut varaukset puolestaan ovat Q = CV. Kondensaattoreita käytetään monin tavoin, esimerkiksi jännitteenkeston, suodattamisen, decouplingin ja viiveiden toteuttamiseen sekä rajapintojen tasoittamiseen.

Kapasitanssin kytkennät: sarjakytkennässä 1/Ceq = Σ(1/Ci), kun taas rinnankytkennässä Ceq = ΣCi. Eri tyypit kuten keramiikka-, elektrolyytti-, polymeerimatrkakapasitanssit sekä muuttuvat kondensaattorit palvelevat eri tehtäviä, joissa toleranssit, jännitekesto ja lämpötilankestävyys ovat tärkeitä.

Dielektriset materiaalit vaikuttavat C-arvoon: suurempi dielektrinen vakio εr lisää kapasitanssia, mutta ne voivat aiheuttaa vuotovirtoja tai katkeamisia. Suurten kapasitanssien käyttökohteita ovat energiansyöttöjen stabilointi, tehovalvonta ja suurten tehojen sovellukset kuten superkapasitaattorit.