מהו קבלים?

הגדרת קבלים

קַבָּל הוא מכשיר המסוגל להצטבר מטענים חשמליים כאשר אחד הבדל פוטנציאלי קיים בין המסופים שלך. ה קיבול הקבלים, בתורם, הם המדד כמה מטען המכשיר יכול לצבור עבור הבדל פוטנציאלי נתון.

קבלים מיוצרים בדרך כלל בצורה פשוטה, נוצרים על ידי שתי לוחות מוליכים מקבילים, הנקראים אבזור, אשר עשויים להיות מלאים או לא במדיום גבוה. דיאלקטרי (בידוד).

לשם מה קבלים?

ניתן להשתמש בקבלים למטרות אחרות מלבד הפונקציה העיקרית שלהם, שהיא לאחסן מטענים חשמליים. ניתן להשתמש במכשירים אלה במעגלים המופעלים באמצעות זרמים חשמליים מתחלפים, כאשר רצוי ליצור זרם חשמלי רציף, כמו במקרה של מכשירי חשמל ביתיים, כגון מקררים, בלנדרים, מכונות כביסה וכן הלאה.

זרם חשמלי, לעומת זאת, לא יזרום במעגל עד שהקבלים טעונים לחלוטין. זה יכול להפחית בלאי מיוצר על ידי הגדולים וריאציות של זרם חשמלי שנוצר כאשר מכשיר אלקטרוני נמצא להדליק אוֹ כבוי.

בשל הקלות הרבה באחסון מטענים חשמליים, ניתן להשתמש בקבלים גם בכדי לענות על הביקוש זרמים חשמליים גבוהים הנדרשים במעגל בעל עוצמה גבוהה כלשהם, כגון מכשירי הסטריאו הגדולים המשמשים מראה.

תראהגַם: איגוד הקבלים

נוסחת קיבוליות

קיבול הוא כמות פיזית הקשורה לכמות המטענים החשמליים שקבל מסוגל לאחסן להפרש פוטנציאלי נתון. ככל שהקיבול שלו גדול יותר, כך כמות המטען המאוחסנת על ידי הקבל עבור אותו מתח חשמלי גדול יותר.

אנו יכולים לחשב את הקיבול לפי היחס בין כמות המטענים המאוחסנים למתח החשמלי:

כתוביות:
Ç - קיבול (F - פאראד)
ש - מטען חשמלי מאוחסן (C-coulomb)
U - מתח חשמלי או הפרש פוטנציאלי (V - וולט)

יחידת הקיבול במערכת היחידות הבינלאומית (SI) היא פאראד (F), יחידה השווה קולומב למתח (קו"ח).

קיבולת מושפעת גם מ גורמים גיאומטריים של הקבלים: מֶרְחָק (ד) בין לוחות האבזור של הקבלים לבין שלהם אֵזוֹר (ה) להשפיע על סכום החיובים המקסימלי שניתן לצבור על ידם. גורם נוסף שיכול להשפיע על קיבול וה מַתִירָנוּתדיאלקטרי (ε) מהאמצע המוחדר בין לוחות הקבל: ככל שהיתר הדיאלקטרי של המדיום גדול יותר, ככל שכמות הטעינה המרבית המאוחסנת בקבל גדולה יותר.

לפיכך, ניתן לחשב את הקיבול של קבל לוחית מקבילית באמצעות הקשר הבא:

כתוביות:
Ç - קיבול (F)
ε – היתכנות חשמלית של המדיום (F / m)
ה - שטח לוח הקבלים (מ"ר)
ד - מרחק בין לוחות הקבלים (מ ')

האיור שלהלן מציג סכמה של קבל צלחות מקביל:

באיור לעיל, A הוא השטח של אחת הלוחות, ו- d הוא המרחק ביניהן.

נוסחת אנרגיה המאוחסנת בקבלים

אנו יכולים לחשב את כמות האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית המאוחסנת בין אבודות הקבל בעזרת המשוואה הבאה:

כתוביות:
AND_סיר - אנרגיה פוטנציאלית חשמלית (J - ג'אול)
ש - מטען חשמלי (C - coulombs)
U - מתח חשמלי (או הפרש פוטנציאלי) (V - וולט)

דרך המשוואה הנ"ל ונוסחת הקיבול, אנו יכולים להסיק משוואה שנייה, הניתנת על ידי:

כתוביות:
AND_סיר - אנרגיה פוטנציאלית חשמלית (J)
Ç - קיבול (F)
U - מתח חשמלי או הפרש פוטנציאלי (V)

תרגיל נפתר

קבל לוח מקביל בעל קיבול של 2.0 µF מחובר לפוטנציאל של 220.0 V. חשב את גודל המטען החשמלי השמור בין אבודות הקבל לאנרגיה הפוטנציאלית החשמלית שלו.

פתרון הבעיה:

כדי לפתור תרגיל זה, בתחילה, נשתמש בנוסחת הקיבול המתייחסת למטען ולמתח חשמלי. שעון:

על פי הנתונים שמסרו הצהרת התרגיל, עלינו:

ואז, כדי לחשב את האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית המאוחסנת בקבל, אנו משתמשים בנוסחה הבאה:

בדרך זו תהיה לנו ההחלטה הבאה:

מאת רפאל הלרברוק
בוגר פיזיקה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-capacitor.htm