A kapacitás fogalma

Ha egy szigetelt és minden más fémes vezetőtől távol lévő vezető töltését kétszeresére növeljük, a kialakult elektromos mező térerőssége, s így a vezető potenciálja is kétszeresére nő. A vezető potenciálja a vezetőre vitt töltéssel egyenesen arányos, tehát a töltés és a potenciál hányadosa állandó.

A vezetőre vitt töltés és a kialakult potenciál hányadosával meghatározott fizikai mennyiség a vezető kapacitása (befogadóképessége) (C): .
Minél nagyobb C értéke, annál több töltés vihető a vezetőre anélkül, hogy túllépne egy rögzített potenciálértéket.

A kapacitás egysége a , jele: F.

1 F annak a vezetőnek a kapacitása, amelyet 1 V feszültségre 1 C töltés tölt fel.

A farad rendkívül nagy egység. Ezért a gyakorlatban a törtrészeit alkalmazzuk. Ezek: a mikrofarad , nanofarad és a pikofarad . A vezető kapacitása a vezető méreteitől, alakjától és a földhöz viszonyított helyzetétől is függ.

A vezető potenciálja és a töltés

A kondenzátor

Sok töltés kis helyen történő tárolására szolgáló eszköz a kondenzátor (sűrítő). A kondenzátor legegyszerűbb formája két egymással párhuzamos, egyenlő területű fémlemez, melyek egyikét leföldeljük Ez a síkkondenzátor.

A kondenzátorlemezeket a kondenzátor fegyverzeteinek nevezzük. Ha a földeletlen lemezre +Q töltést viszünk, a földelt lemez töltése a megosztás miatt -Q töltésű lesz. A +Q töltésű és a -Q töltésű lemezek mezeje a lemezek közötti térrészben egyirányú, erősítik egymást. A fegyverzeteken kívül azonban a két mező egyenlő nagyságú és ellentétes irányú, lerontják egymást. Az elektromos tér gyakorlatilag a két fegyverzet közötti térre korlátozódik (csak a széleken domborodik kissé kifelé).

A különnemű töltések vonzzák egymást, ezenkívül közel is vannak egymáshoz, tehát a lemezek közötti feszültség viszonylag kicsi, így kis feszültség hatására nagy töltés tárolására képesek. Ez indokolja a sűrítő elnevezését. A kondenzátor töltésének az egyik lemez töltését, feszültségének a lemezek közti feszültséget nevezzük.

A kondenzátor jele áramköri rajzban

Kondenzátorok

A technikában alkalmaznak igen sokféle kondenzátort, sík-, gömb- vagy hengerkondenzátorok. A fegyverzetek között szigetelőanyagként használnak: levegőt, csillámot, papírt, üveget, kerámiákat. A tömb- vagy blokk-kondenzátorok egyik gyakori típusa két hosszú, összegöngyölt alumínium fóliából és parafinozott papírból mint szigetelőanyagból áll. Így kis méretek mellett igen nagy kapacitás érhető el (pl. 5 cm.5 cm.2 cm méret mellett 1 μF; ekkora kapacitása lenne egy önmagában álló 900 m sugarú fémgömbnek). Manapság már gyártanak 1 F kapacitású kondenzátorokat is kis méretekben viszonylag olcsón. A forgókondenzátor kapacitása kényelmesen változtatható azáltal, hogy a párhuzamos fémlapokból összetett állórészhez képest a hasonló felépítésű "forgórészt" elforgatjuk, így növelve a szembenálló felületek nagyságát. A kapacitás teljes beforgatás esetén a legnagyobb.

A kondenzátorok csak bizonyos feszültségre tölthetők fel, mert ennél nagyobb feszültségnél "átütés" következik be. A nem légszigetelésű kondenzátorok nagy része ilyenkor a szigetelőanyag megrongálódása miatt használhatatlanná válik. Ezért a kondenzátoroknál általában megadják a "vizsgálati feszültséget" és az ennél kisebb, a tartós használatnál megengedhető üzemi feszültséget.

Feltöltött síkkondenzátor