headline
Error processing SSI file




קבל חשמלי


הגדלת יכולת הקיבול של גוף מוליך


בפרק הקודם הנחנו ששני הגופים המוליכים הטעונים נמצאים במרחק רב אחד מהשני כך שהשדה החשמלי שמייצר כל אחד מהם לא ישפיע על השני. כאשר נקרב את הגופים המוליכים הטעונים זה לזה תיווצר ביניהם השראה אלקטרוסטאטית.

כפי שראינו בפרק הדן בהשראה אלקטרוסטאטית ההשראה האלקטרוסטאטית מתרחשת גם בין גוף טעון חשמלית לגוף ניטראלי. האיור הבא מתאר השראה אלקטרוסטאטית שמשרה גוף הטעון במטען חשמלי חיובי על גוף ניטראלי,

השראה אלקטרוסטאטית בין גוף טעון לגוף ניטראלי


במקרה זה, ההשראה האלקטרוסטאטית גורמת לכך שבתוך הגוף המוליך הניטראלי יתפזרו האלקטרונים במידה לא שווה בתוכו. חלק מהאלקטרונים שבגוף המוליך הניטראלי ינועו וייצמדו אל הצד בו הפונה לגוף המוליך הטעון חיובית, כפי שאכן מתואר באיור שלעיל.

ההתקרבות של האלקטרונים שבגוף הניטראלי אל המטען החיובי שבגוף הטעון גורמת לכך שהפוטנציאל החשמלי של הגוף המוליך הטעון יקטן. הסיבה לכך היא שהחלק השלילי בגוף הניטראלי קרוב יותר אל הגוף הטעון חיובית מהחלק החיובי שבו. מרחק קצר יותר משמעו השפעה גדולה יותר. לכן לחלק השלילי בגוף הניטראלי יש השפעה גדולה יותר (מאשר לחלק החיובי בו) על המטען החשמלי שבגוף הטעון וזו גורמת לקיזוז חלק מהמטען החיובי שבגוף הטעון. הקיזוז מתבטא בכך שבאופן מעשי חלק מהמטען החשמלי החיובי בגוף הטעון הוא מנוצל לביטול ההשפעה של המטען החשמלי השלילי הזהה לו בגודלו בגוף הניטראלי.

ידוע לנו שהפוטנציאל החשמלי שגוף טעון מייצר תלוי ישירות במטען החשמלי בו הוא טעון לפי המשוואה,

V = k q / R

כאמור, חלק מהמטען החשמלי בגוף הטעון מנוצל לקיזוז או ביטול ההשפעה של קרבת החלק השלילי בגוף הניטראלי אליו. לכן, כמות המטען החשמלי החופשית בגוף הטעון להשפיע על הסביבה הוקטנה באופן מעשי בעקבות אותה השראה אלקטרוסטאטית. מתוך הקשר שלעיל עולה שהפוטנציאל החשמלי שהגוף הטעון מייצר סביבו יקטן גם כן.

לפי הקשר q = C V הורדה של הפוטנציאל החשמלי V של הגוף המוליך עבור כמות קבועה של מטען חשמלי q גורמת להגדלה של יכולת הקיבול שלו C.

אם נחזור לדוגמה שלנו משמעותו של המשפט שלעיל היא שכעת, אחרי שהפוטנציאל החשמלי של הגוף ירד, נוכל להגדיל את כמות המטען החשמלי שבו כדי להחזיר בחזרה את אותו פוטנציאל חשמלי שהיה לו בהתחלה. את ההוספה של כמות המטען החשמלי הנדרשת כדי להגיע לאותו פוטנציאל חשמלי ניתן לתרגם מילולית להגדלת יכולת הקיבול של הגוף.

לסיכום, מצאנו דרך בה ניתן להגדיל באופן מעשי את יכולת הקיבול של גוף מוליך. הדרך להגדלת יכולת הקיבול היא בעזרת השראה אלקטרוסטאטית.

מידת ההגדלה של יכולת הקיבול של גוף מוליך הטעון חיובית תלויה ביכולתו של הגוף הניטראלי לספק אלקטרונים אל הצד שפונה אליו. יכולת זו מוגבלת כאשר הגוף הניטראלי קטן ומבודד חשמלית מהסביבה.

נוכל לשכלל ולהשיג הגדלה מרבית של יכולת הקיבול של גוף מוליך על-ידי הארקה של הגוף הניטראלי, כלומר חיבורו לאדמה. בדרך זו נוכל להשיג השפעה גדולה מתופעת ההשראה האלקטרוסטאטית. כאשר הגוף השני מוארק לאדמה הוא יכול לקבל ממנה אלקטרונים בכל כמות נדרשת.

השראה אלקטרוסטאטית בין גוף טעון לגוף מוארק


לכן במקרה של גוף מוארק הפוטנציאל החשמלי של הגוף המוליך הטעון יורד אף יותר.

הערה: בפרק זה השתמשנו לשם הדוגמה במוליך הטעון במטען חשמלי חיובי, אך כל הנאמר כאן נכון גם עבור גוף הטעון במטען חשמלי שלילי. במקרה של גוף הטעון במטען חשמלי שלילי הגוף הניטראלי מוסר אלקטרונים לאדמה בהארקתו.

בפרק הבא נשתמש בהגדלה אפקטיבית זו של יכולת הקיבול של הגוף המוליך לצורך בניית התקן חשמלי פשוט, יעיל, שימושי ונפוץ ביותר – הקבל החשמלי.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - חשמל | קבל חשמלי : קיבול גוף מוליך חשמלי | חיבור גופים מוליכים בעלי קיבול שונה | הגדלת יכולת הקיבול של גוף מוליך | קבל חשמלי | חומרים דיאלקטריים | האנרגיה האגורה בקבל חשמלי | חיבור קבלים חשמליים | סיכום ]