1. 3.5. Πυκνωτζσ
Η διάταξθ με τθν οποία επιτυγχάνεται θ αποκικευςθ του
θλεκτρικοφ φορτίου είναι ο πυκνωτήσ.
Ο πυκνωτισ είναι μία ςυςκευι που χρθςιμεφει ωσ
αποκικθ θλεκτρικοφ φορτίου και επομζνωσ θλεκτρικισ
ενζργειασ. Αποτελείται από δφο αγωγοφσ που
διαχωρίηονται από ζνα μονωτικό υλικό.
Οι δυο αγωγοί (φφλλα μετάλλου)
εςωτερικόσ και εξωτερικόσ αποτελοφν τον
πυκνωτι. Αν με μία φορτιςμζνθ ράβδο
φορτίςουμε τον εςωτερικό αγωγό
αρνθτικά, τότε τα θλεκτρόνια του
εξωτερικοφ αγωγοφ απωκοφμενα
Ο πρώτος πσκνωτής
διαφεφγουν μζςω τθσ γείωςθσ και ο
(Leyden).
αγωγόσ φορτίηεται κετικά.
Διακόπτοντασ τθν επαφι με τθν ράβδο και τθ γείωςθ ζχουμε
ζνα φορτιςμζνο πυκνωτι.

2. 3.5. Πυκνωτζσ
Επίπεδοσ πυκνωτισ - Φόρτιςθ
Τυπικι μορφι πυκνωτι είναι ο επίπεδοσ
πυκνωτήσ. Αποτελείται από δφο όμοια λεπτά
και επίπεδα μεταλλικά φφλλα (πλάκεσ), που
βρίςκονται ςε πολφ μικρι απόςταςθ ςε ςχζςθ
με τισ διαςτάςεισ τουσ.
Τα δφο μεταλλικά φφλλα ονομάηονται
οπλιςμοί του πυκνωτή
Ο επίπεδοσ πυκνωτισ είναι θ μόνθ διάταξθ με τθν οποία μποροφμε να παράγουμε
ομογενζσ ηλεκτρικό πεδίο φορτίηοντάσ τον

3. 3.5. Πυκνωτζσ
Τελικά, οι δφο οπλιςμοί αλλθλεπιδρώντασ αποκτοφν αντίκετα θλεκτρικά φορτία +Q
και -Q. Τότε λζμε ότι ο πυκνωτισ είναι φορτιςμζνοσ.
Η απόλυτθ τιμι |Q| του φορτίου ενόσ από τουσ δφο οπλιςμοφσ του, λζγεται
φορτίο του πυκνωτή.
Λόγω τθσ ανάπτυξθσ θλεκτρικοφ φορτίου ςτουσ αγωγοφσ (Α) και (Β), εμφανίηεται ςε
κάκε ζναν από αυτοφσ, δυναμικό VA και VB αντίςτοιχα.
Η διαφορά VA - VB ι VAΒ ι V ονομάηεται διαφορά δυναμικοφ ι τάςθ του πυκνωτι.

4. 3.5. Πυκνωτζσ
Χωρητικότητα πυκνωτή
Αν φορτίςουμε διαδοχικά ζναν πυκνωτι, με φορτία Q, 2Q, 3Q κ.λπ.
αποδεικνφεται, ότι θ τάςθ του γίνεται αντίςτοιχα V, 2V, 3V κ.λπ. Επομζνωσ,
το φορτίο και θ τάςθ ενόσ πυκνωτι είναι μεγζκθ ανάλογα.
Το πθλίκο τουσ είναι χαρακτθριςτικό μζγεκοσ του πυκνωτι, ονομάηεται,
χωρθτικότθτα του πυκνωτι και ςυμβολίηεται με το γράμμα C.
Χωρθτικότθτα C ενόσ πυκνωτι ονομάηεται το μονόμετρο φυςικό μζγεκοσ
που είναι ίςο με το πθλίκο του θλεκτρικοφ φορτίου Q του πυκνωτι, προσ
τθν τάςθ V του πυκνωτι.
C = Q/V
Μονάδα χωρθτικότθτασ ςτο S.I. είναι το 1F: 1Farad = 1Coulomb/1Volt.
Η χωρθτικότθτα ενόσ πυκνωτι είναι ζνα πολφ χριςιμο μζγεκοσ, γιατί μασ
πλθροφορεί για το φορτίο που μπορεί να αποκθκευτεί ανά μονάδα τάςθσ
μεταξφ των οπλιςμών του.

5. 3.5. Πυκνωτζσ
Ενζργεια φορτιςμζνου πυκνωτή
Στο εργαςτιριο εκτελοφμε τθν παρακάτω
διαδικαςία. Φορτίηουμε ζνα πυκνωτι C = 25.000μF
με ςυνεχι τάςθ V = 12V.
Ο πυκνωτισ ςυνδζεται μζςω διακόπτθ με
αντιςτάτθ αντίςταςθσ R = 100Ω και με λαμπτιρα
(με χαρακτθριςτικά 6V και 60mA).
Κλείνουμε το διακόπτθ και παρατθροφμε ότι ο
λαμπτιρασ αρχικά φωτοβολεί και γριγορα ςβινει.
Τθ διαδικαςία αυτι ονομάηουμε εκφόρτιςη του
πυκνωτή.
Ζνασ πυκνωτισ μπορεί να
φορτιςτεί μζςω μιασ πθγισ.
Ηλεκτρόνια μεταφζρονται από
τον οπλιςμό Α ςτον οπλιςμό Β.
Όταν θ τάςθ γίνει ίςθ με τθ τάςθ
τθσ
πθγισ,
ο
πυκνωτισ
φορτίςτθκε.
Από ποφ προζρχεται θ ενζργεια φωτοβολίασ του λαμπτιρα;
Επειδι δεν υπάρχει άλλο ςτοιχείο ςτο κφκλωμα εκτόσ από τον πυκνωτι, τον αντιςτάτθ
και τον λαμπτιρα, θ ενζργεια αυτι προζρχεται από το φορτιςμζνο πυκνωτι.
Πώσ ο πυκνωτισ απζκτθςε αυτι τθν ενζργεια;

6. 3.5. Πυκνωτζσ
Ενζργεια φορτιςμζνου πυκνωτή
Ο πυκνωτισ απζκτθςε αυτι τθν ενζργεια κατά
τθ διαδικαςία φόρτιςισ του. Αυτό ςυμβαίνει
γιατί απαιτείται προςφορά ενζργειασ για τθ
μεταφορά θλεκτρικοφ φορτίου ςτουσ
οπλιςμοφσ του.
Τα αντίκετα φορτία των δφο οπλιςμών
παρουςιάηουν αναλογία με ζνα τεντωμζνο
ελατιριο.
Για τθ παραμόρφωςθ ελατθρίου απαιτείται ενζργεια, θ οποία αποκθκεφεται ς'
αυτό με μορφι ελαςτικισ δυναμικισ ενζργειασ. Το ελατιριο κατά τθν επαναφορά
του ςτθν αρχικι του κατάςταςθ προςφζρει τθν αποκθκευμζνθ ενζργεια.
Αντίςτοιχα, για τθ φόρτιςθ του πυκνωτι απαιτείται ενζργεια, θ οποία
αποκθκεφεται ς' αυτόν με μορφι θλεκτρικισ δυναμικισ ενζργειασ. Ο πυκνωτισ
κατά τθν εκφόρτιςι του προςφζρει τθν αποκθκευμζνθ ς' αυτόν ενζργεια.

7. 3.5. Πυκνωτζσ
Ενζργεια φορτιςμζνου πυκνωτή
Η θλεκτρικι δυναμικι ενζργεια του πυκνωτι δίνεται
από τθ ςχζςθ:
U = Q·V/2
εάν χρθςιμοποιιςουμε τθ ςχζςθ οριςμοφ
C = Q/V,
ζχουμε και τισ ιςοδφναμεσ:
U = C·V2 /2 ή U = Q2/2·C

8. 3.5. Πυκνωτζσ
Σχζςη μζτρου ζνταςησ και διαφοράσ δυναμικοφ ςε ομογενζσ
ηλεκτροςτατικό πεδίο
Διακζτουμε ζνα φορτιςμζνο πυκνωτι του οποίου θ τάςθ είναι V και
θ απόςταςθ των οπλιςμών του ℓ.
Ζςτω ότι δοκιμαςτικό φορτίο +q, αφινεται αρχικά πολφ κοντά ςτον
οπλιςμό (Α). Λόγω του ομογενοφσ θλεκτρικοφ πεδίου, το φορτίο
δζχεται δφναμθ F = E·q, και μετακινείται μζχρι τον οπλιςμό (Β).
Κατά τθ μετακίνθςθ, θ δφναμθ του πεδίου παράγει ζργο:
WAB = F·ℓ ι WAB = E·q·ℓ
To ζργο αυτό μπορεί να υπολογιςκεί από τθ γνωςτι μασ ςχζςθ:
WAB = q·V
Επομζνωσ ζχουμε:
E·q·ℓ = q·V ι
E = Vℓ
Από τθ ςχζςθ αυτι προκφπτει μία άλλθ μονάδα μζτρθςθσ τθσ ζνταςθσ Ε του πεδίου: 1V/m.
Η μονάδα 1V/m είναι ίςθ με τθν γνωςτι μονάδα 1N/C.