Kondansatör ve Dielektrikler
Paralel plakalı bir kondansatörün sığası $C = \varepsilon_0 \dfrac{A}{d}$'dir. Plakalar arasına dielektrik sabiti $\kappa$ olan bir malzeme konursa sığa $\kappa$ kat artar. Yük ve gerilim $Q = CV$ ile, depolanan enerji $U = \tfrac12 CV^2 = \dfrac{Q^2}{2C}$ ile verilir.
Kritik ayrım: Batarya bağlıyken gerilim $V$ sabit kalır, yük değişir. Batarya ayrıldıktan sonra yük $Q$ sabit kalır (gidecek yeri yoktur), gerilim değişir.
Dielektriğin kısmen yerleştirilmesi
Dielektrik plakaların alanının $f$ kesrini (tüm kalınlık boyunca) dolduruyorsa, iki bölge yan yana (paralel) iki kondansatör gibidir: $C = \dfrac{\varepsilon_0 A}{d}\left[(1-f) + \kappa f\right]$. İki bölgede de alan aynıdır ($E = V/d$), ama dielektrikli bölgede plakalardaki serbest yük yoğunluğu $\kappa$ kat fazladır; fazlalık, dielektrik yüzeyindeki bağlı yüklerle dengelenir.
Parametreler
Bataryayı ayırın, sonra plaka aralığını değiştirin ya da dielektriği itin: hangi büyüklükler sabit kalıyor? Enerji değişimi seçtiğiniz başlangıç durumuna göre hesaplanır.
Hesaplama
Bunu dene
1. Batarya bağlıyken ($V = 12$ V) plaka aralığını 3 mm'den 6 mm'ye çıkarın. $C$, $Q$, $E$ ve $U$ nasıl değişir? Sonra aynısını batarya ayrıkken yapın.
Açıklama
2. Batarya ayrıkken dielektriği ($\kappa = 4$) tamamen içeri itin ($f = 1$). Enerji ne olur? Dielektrik içeri çekilir mi, itilmesi mi gerekir?
Açıklama
3. Bağlama modunda $C_1 = 2\ \mu$F, $C_2 = 3\ \mu$F, $C_3 = 6\ \mu$F seçin. Seri ve paralel bağlamada eşdeğer sığa ne olur? Seri bağlamada hangi kondansatör en büyük gerilimi taşır?