Kapasitans

Eigenskapen kapasitans fører til at det må tilførast elektrisk energi for å leggje ein potensialskilnad (spenning) mellom leiarane.

Energien blir halde i eit elektrisk felt som oppstår mellom leiarane. Feltet er ikkje avhengig av stoff (materie) mellom leiarane, men oppstår òg i eit vakuum. Stoff mellom leiarane endrar likevel eigenskapane til feltet slik at kapasitansen aukar. Eit stoff som målmedvite blir brukt til dette, kallast eit dielektrikum.

Eigenskapen kapasitans utnyttast primært i elektriske komponentar som blir kalla kondensatorar. I ein kondensator blir leiarane lagt nære kvarandre og dei har eit felles areal.

Energimengda som må tilførast for å auke spenninga mellom leiarane skildrar storleiken til kapasitansen, kapasiteten. Denne blir målt i F, farad, ei avleia SI-eining som har symbolet C. Farad er kalla opp etter den engelske fysikaren Michael Faraday (1791 til 25. august 1867). I CGS-systemet (Centimeter-Gram-Sekund) blir kapasitans målt i cm (centimeter), der 1 cm tilsvarar 1,113 pF i SI-systemet.

Energien i feltet haldast av ein elektrisk ladning, som tilsvarar ei mengd elektron. Den eine leiaren har eit overskot og den andre eit underskot av elektron. Ladningen blir målt i As (ampere-sekund) og har symbolet Q.

Matematisk er samanhengen mellom kapasitet, ladning og spenning gjeve av:

${\displaystyle C={\frac {Q}{U}}}$

Det elektriske feltet mellom leiarane oppstår på grunn av spenningsdifferansen og har ein elektrisk feltstyrke gjeve av spenninga og avstanden mellom leiarane. Feltstyrken vert målt i V/m.

F er ein særs stor eining. Eit SI-prefiks vert så godt som alltid nytta for kapasitans, med μ som den normalt største nytta eininga. Ein oppgjev kapasiteten på ein stor kondensator som 47 000 μF i staden for den meir nærliggande 47 mF. Prefiks ned til pico, som i pF, vert nytta . 1 pF er den minste komponentverdien i bruk, 10 F eller så den største.

Kapasiteten vert fysisk avgjort av arealet A til platene i m², avstanden mellom dei d i meter og permittiviteten ${\displaystyle \varepsilon }$ (-) til stoffet mellom platene og permittiviteten til vakuum ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ i F/m.

${\displaystyle \ C=\varepsilon _{0}\cdot \varepsilon \cdot {A \over d}}$

der A ≫ d².

${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ er permittiviteten til vakuum (F/m)
${\displaystyle \varepsilon }$ er permittiviteten til dielektrikumet (utan benemning)
A er det felles arealet (m²)
d er avstanden mellom platene (m)