Kapasitanssi

Kapasitanssi

Kondensaattorin kapasitanssi (engl: capacitance) (C) on sen potentiaalieron (tai jännitteen, U) mitta, joka muodostuu kondensaattorin pintojen väliin, kun siihen kerätään annettu sähkövaraus (Q):

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

SI-järjestelmän yksiköinä kondensaattorin kapasitanssi on yksi faradi, kun yhden coulombin verran sähkövarausta aiheuttaa yhden voltin potentiaalieron sen napojen väliin. Koskapa faradi on hyvin suuri yksikkö, kondensaattorien arvoja esitetään yleensä mikrofaradeina (µF), nanofaradeina (nF) tai pikofaradeina (pF).

Yllä annettu yhtälö toimii, kunhan varaus Q on paljon yli yksittäisen elektronin varauksen. Esim. 1 pF kondensaattoriin 1 µV tuottaisi hieman alle yhden elektronin varauksen...

"Rinnakkaisista levyistä" tehdyn kondensaattorin elektrodien välinen kapasitanssi, kun pinta-ala on A ja levyjen väli on d on suunnilleen:

$C=\epsilon _{0}\epsilon _{r}{\frac {A}{d}}$

missä C on kapasitanssi faradeina, $\epsilon _{0}\,$ on tyhjön sähköstaattinen permittiivisyysvakio ($1/(\mu _{o}c^{2})=1/(4\pi 10^{-7}c^{2})\,$) ja $\epsilon _{r}\,$ on käytetyn eristeen suhteellinen dielektrinen permittiivisyys.

1990-luvulla kehitettiin vesipohjaista elektrolyyttiä käyttävät "ultrakondensaattorit", joille tyypillisiä ominaisuuksia ovat:

• Kapasitanssi useita kymmeniä tai jopa tuhansia Faradeja
• Jännitekesto enintään 2.55 Volttia (elektrolyytin läpilyöntijännite)
• Lataus- ja purkuvirrat amppeereita tai jopa kiloampeereita

Kondensaattorin varauskykyä voi siis lisätä:

• Laittamalla lisää pinta-alaa kondensaattoriin - tai laittamalla useampia kondensaattoreita rinnakkain.
• Käyttämällä korkeamman $\epsilon _{r}\,$:n omaavaa materiaalia eristeenä
• Ohentamalla eristettä
• Nostamalla jännitettä (jos se käyttökohteessa on mahdollista)

Katso lisää

• Kondensaattori
• Faradi
• Coulombi