Potenciali in
napetost v naelektrenem ploščnem kondenzatorju.
Imejmo sistem dveh naelektrenih plošč (slika 14).
Naj
je naboj Q0
>
0 v točki T1 s koordinato x1. Ko
bo stalna električna sila Q0Ex
=
Q0s
/ e0
premaknila naboj Q0 od točke T1
do točke T2 s koordinato x2, bo
(zaradi vzporednosti sile in poti) opravila delo A12
=
Q0Ex(x2
-
x1),
pri premiku naboja od tod do točke T0 s koordinato
d, ki si jo izberimo kot referenčno točko električne
potencialne energije, pa delo A20
=
Q0Ex(d
-
x2). Če
je tako, potem sta električna potenciala v točkah T1
in T2 naslednja:
v
vsaki drugi točki T (med ploščnama) s koordinato x pa
je
In kaj smo dobili? Potencial splošne točke podaja premica oziroma
linearno padajoča funkcija vzdolž osi vektorja poljske jakosti E
(slika 15).
Ker je tako, imajo točke z medploščne ravnine x
=
konstanta enak potencial; k tej se vzporedno nizajo še druge
in vsaka od njih ima svoj električni potencial, zato jim pravimo
ekvipotencialne ploskve ali kar ekvipotencialke.
Desna plošča kondenzatorja (x
=
d) je ekvipotencialna, s potencialom V-Q
=
V0
=
0 V (da ima tolikšnega, je posledica izbire točke T0
za referenčno); enako leva (x
=
0), s potencialom VQ
=
Exd, in tudi vmesne s potenciali vmesnih
vrednosti.
Kaže se zavedati dejstva, da vrednosti potencialov ekvipotencialnih
ploskev ne pogojujeta zgolj razmak in električna jakost med
ploščama, ampak tudi izbira mesta in končno tudi vrednost
izhodiščnega potenciala. Tokrat smo si kot referenčno izbrali desno
ploščo, mogli pa bi si tudi levo ali katero drugo vmesno vzporedno
ploskev. V takšnem slučaju bi se nove vrednosti ločile od starih za
aditivno konstanto oziroma za
±
nekaj voltov. Da bi se izognili tej nedorečenosti potencialov,
govorimo pri naelektrenem kondenzatorju raje o napetosti U
med ploščama, ki jo referenčno označimo in pišemo kot napetost od
plošče z nabojem Q do plošče z nabojem
-Q
(slika 16).
Glede na sprejet dogovor, je napetost
Napetost in naboj sta v sorazmernem odnosu; povezujeta ju
dielektričnost in geometrija.
Enačba hkrati tudi preprosto poveže komponento poljske jakosti,
razkorak in napetost med ploščama ter absolutno vrednost poljske
jakosti. Če pa nas sama smernost poljske
jakosti ne zanima, pišemo takole:
Gostoto naboja dobimo po že
znani formuli:
Absolutna vrednost nabojev
na ploščah je:
Leva plošča naj ima naboj
177 nC, desna pa naboj
-177
nC. Če slednji dodelimo izhodiščni potencial nič voltov, ima leva
plošča potencial 20 kV.
Potencial med ploščama
določa sledeča linearna funkcija:
Najti želimo lege štirih
ekvipotencialk, s potenciali 4, 8, 12 in 16 kV; po zgornji enačbi si
njihove koordinate sledijo takole: x
=
8, 6, 4 in 2 mm.
Iz geografije poznamo izohipse ali plastnice; to
so krivulje na zemljevidu, ki povezujejo točke enake nadmorske
višine. Podobno izobare; te vežejo mesta enakega zračnega
tlaka.
|