קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

7.5.3 הגורמים הקובעים את קיבול קבל הלוחות

• (The factors determining the capacitance of a plate capacitor)

  
  

  יכולת הקבל לאגור מטענים תלויה בכמה גורמים:

  1. שטח כל לוח – לוחות בעלי שטח גדול מאפשרים לקבל לאגור יותר מטענים. את שטח הלוחות מסמנים באות A, כאשר פרמטר זה מציין את השטח החופף בין שני הלוחות. יחידותיו מ"ר  [m²].

   

  2. המרחק בין הלוחות –  ככל שנרחיק בין לוחות הקבל, נגרום להחלשת השדה החשמלי ובכך יכולת הקבל לאגור מטענים תקטן (יש לציין שלמרות היחלשות השדה החשמלי, עקב הרחקת הלוחות, הפרש הפוטנציאלים בין הלוחות גדל). את המרחק בין הלוחות מסמנים באות d ויחידותיו מטר  [m].

   

  3. סוג החומר הדיאלקטרי בין לוחות הקבל – בין לוחות הקבל אפשר לשים סוגים שונים של דיאלקטרנים. גם ריק (ואקום) נחשב לדיאלקטרן וקבל מסוג זה קרוי קבל אוויר. הכנסת הדיאלקטרן מחלישה את השדה החשמלי ובכך הפרש הפוטנציאלים בין שני הלוחות יקטן. מכאן נובע שקיבול הקבל יגדל (בהנחה שהמטען והמרחק נשארו ללא שינוי).

   

  כדי להבחין בין סוגים שונים של דיאלקטרנים בקביעת גודלם של קבלים, נעזרים בקבוע דיאלקטרי (פרימיטיביות).

  
  

  קבוע הדיאלקטרי בעבור ריק (ואקום) מסומן  וערכו קבוע: 

  
  

  שהקבל מכיל בתוכו חומרים מבודדים אחרים מלבד ריק, נעזרים בקבוע דיאלקטרי יחסי (השונה בכל דיאלקטרן). קבוע זה מסומן  ונתון בעבור כל חומר וחומר.

  דוגמאות לחומרים דיאלקטרים:

  
  

  
  

  החומר הדיאלקטרי	קבוע דיאלקטרי יחסי
  אוויר	1
  נייר	2.5
  נציץ	5
  זכוכית	6
  חומר קרמי	7500

  
  

  הקבוע הדיאלקטרי המוחלט  תלוי בסוג החומר הדיאלקטרי ולכן כדי לחשבו יש לכפול את  הפרימיטיביות של הריק בפרימיטיביות היחסית:

  
  

  
  

  (7.7)

  
  

  
  

  אם נקשר בין כל אחד מן הגורמים שצוינו נקבל את הנוסחה לחישוב קיבולו של קבל לוחות:

  
  

  
  

  (7.8)

  
  

  C– קיבולו של קבל הלוחות [[F

  – קבוע דיאלקטרי מוחלט [F/m]

  A – שטח כל לוח  [m²]

  d – המרחק בין לוחות הקבל [m]

  
  
  

  
  

  
  

  
  

  •   הקודם                                                                                                                            
  •  המשך
    

• תרגול