Ploščni kondenzator s stalno
kontaktiranim napetostnim virom.
Primer ploščnega kondenzatorja moremo zastaviti tudi drugače, in
sicer, da plošči kondenzatorja priključimo na vir stalne napetosti
U. Pozitivno sponko vira kontaktiramo na levo ploščo,
negativno pa na desno ploščo. V začetku naj bo kondenzator brez
dielektričnega lističa (slika 4).
Kratkotrajni tok, pretok naboja
skozi vir, bo plošči naelektril z nabojema
±Q0
(z gostotama
±s0).
Med ploščama bosta poljska jakost in gostota pretoka določena z
enačbama:
Nato
vstavimo med plošči dielektrični listič relativne dielektričnosti
er.
Nova poljska jakost bo ostala enaka stari, saj je vir še vedno
priključen: Ex
=
U / d. Če je tako, potem se bo moral nujno spremeniti
vektor gostote pretoka, kajti:
Dielektrik se ponovno polarizira, saj se nahaja v električnem polju.
Ker pa sé, težijo polarizirani naboji poljsko jakost zmanjšati. Ta
se pač ne more, saj jo določata napetost in razmak med ploščama, ki
ostajata nespremenjena, zato se mora povečati gostota prostega
naboja na ploščah, da bo enaka
±s.
Kaj se je zgodilo? Spremenil se je naboj na ploščah. Vir je bil »primoran«
potisniti še dodaten naboj Q
-
Q0
=
(s
-
s0)S
od ene k drugi plošči in opraviti delo, ki je enako produktu skozi
vir potisnjenega naboja in napetosti, (Q
-
Q0)U.
Primerjava naelektrenega kondenzatorja
brez vira in kondenzatorja s stalno priključenim virom je očitna. Ko
je bil ploščni kondenzator zgolj naelektren in več nikamor
priključen, sta se pri vnosu lističa ohranjala gostota naboja in
gostota pretoka, spremenila pa sta se električna poljska jakost in
medploščna napetost; ko pa je med plošči kontaktiran vir stalne
napetosti, sta se pri vnosu lističa ohranila jakost polja in
napetost, spremenila pa sta se gostota pretoka in naboj na ploščah.
|
Zgled 1.
Do tu smo imeli opraviti s ploščnim kondenzatorjem in lističem, ki
je v celoti zapolnil prostor med ploščama. »Manjka« nam zgled, pri
katerem bo listič tanjši, da bo do druge plošče še nekaj zračne
špranje. Imejmo naelektren ploščni kondenzator z nabojema
±Q,
površino plošč S in razmakom d. Tik ob levi plošči naj
se nahaja dielektrični listič debeline d1 z
relativno dielektričnostjo
er;
preostala špranja (zrak z
e0)
ima širino d2 (slika 5).
Odgovorimo na vsa
vprašanja o polju med ploščama!
Þ
Listič se bo polariziral. Sloja vezanih nabojev ob stenah lističa
bosta generirala poljsko jakost, nasprotno poljski jakosti prostih
nabojev v ploščah, zunaj lističa pa bo njuna poljska jakost enaka
nič. V lističu in zraku bodo gostoti pretoka in poljski jakosti
takšne:
Kaj opažamo? Gostoti pretoka sta v obeh medijih
enaki; jakost v lističu je od one v zraku zmanjšana s faktorjem
relativne dielektričnosti
er.
Napetosti med stenama lističa in med »stenama« zraka sta:
Napetost med levo in desno ploščo je
vsota obeh:
Če je na plošči kontaktiran vir
napetosti U, kaže izraziti naboj, napetosti in polja:
|
|