עמוד:206

קבל לוחות קבל לוחות עד כה הגדרנו וחישבנו קיבול של גוף מוליך כדורי . מתברר שלמערך של שני גופים מוליכי חשמל הטעונים במטענים מנוגדים, יש קיבול גדול יותר מאשר לגוף מוליך בודד . מערך כזה נקרא קבל והוא משמש לאגירת אנרגיה חשמלית . דוגמה לכך היא קבל המורכב משני לוחות מוליכים טעונים, המופרדים על ידי חומר מבדד . באופן מעשי מספיק לטעון לוח אחד במטען כלשהו ולחבר לאדמה את הלוח השני . הלוח השני ייטען במטען מנוגד בגלל השראה חשמלית . בין שני הלוחות ייווצר שדה חשמלי . V . לכן המתח V בין שני V ועל לוח B הוא B נניח שהפוטנציאל על לוח A הוא A V = V , וגודל המטען על כל אחד מהלוחות הוא Q ( למעשה, על A - V הלוחות שווה B לוח אחד יש מטען Q + ועל הלוח השני Q – ) . הקיבול C של הקבל מוגדר כיחס בין C = Q . המטען האגור בו לבין הפרש הפוטנציאלים בין הדקיו V שימו לב : גודל המטען המקסימלי שניתן להוסיף לגוף מוליך בכלל ולקבל לוחות בפרט, מוגבל על ידי קיבולו . ככל שמוסיפים יותר מטען, כך הפוטנציאל עולה והשדה החשמלי גדל מאוד, עד שמטען מתחיל לעבור מהגוף אל האוויר . לעיתים מעוניינים להגדיל ככל האפשר את קיבולו של גוף, כדי שישמש לצרכים שונים במעגלי חשמל ואלקטרוניקה וגם כמקור אנרגיה . גורמים הקובעים את הקיבול של קבל לוחות קיבול הוא תכונה פיזיקלית הקשורה במאפיינים הגיאומטריים של הקבל ובחומרים המרכיבים אותו . עבור קבל לוחות, גודל הקיבול תלוי בשטח כל אחד מהלוחות ( A ) ובמרחק בין הלוחות ( d ) . ניווכח שיש השפעה גם לסוג החומר המבדד הנמצא בין הלוחות . כאשר שטח כל אחד מלוחות הקבל גדול בהרבה בהשוואה למרחק שבין הלוחות, ניתן להניח כי השדה בין הלוחות הוא אחיד, כפי שראינו עבור שני לוחות אינסופיים הטעונים במטענים מנוגדים . E = V , כפי שכבר ראינו, השדה החשמלי E בין שני לוחות מוליכים שהמרחק ביניהם d נתון על ידי d כלומר . בנוסף, ניזכר שהשדה החשמלי בין שני לוחות אינסופיים הטעונים במטענים מנוגדים נתון על ידי , כאשר הוא המקדם הדיאלקטרי של הריק ( ובקירוב גם של האוויר ) ו - היא צפיפות המטען על הלוחות , Q = σ . המוגדרת כ - A לכן מתקיים . נציב ונקבל . C ε = 0 A ⋅ 0 עד כה דנו בקבלים שבין לוחותיהם נמצא אוויר . נסמן ב - C 0 את הקיבול של קבלים כאלה, כך ש : d מתברר שאם שמים חומר מבדד בין הלוחות, הקיבול C גדול יותר בהשוואה לקיבול הקבל בריק . נקרא בשם המקדם הדיאלקטרי היחסי ומסומן ב - . לכן : C C 0 היחס נגדיר המקדם הדיאלקטרי של החומר המבדד, ונקבל : . לסיכום : גודל הקיבול של קבל לוחות נמצא ביחס ישר לשטח הלוחות ולמקדם הדיאלקטרי של החומר שביניהם, וביחס הפוך למרחק ביניהם . E d + + + + + + + + + + + + A Q _Q + B 206 פרק 13 קיבול וקבלים במעגל החשמלי

מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית


לצפייה מיטבית ורציפה בכותר