666. Levykondensaattori

Kondensaattori voidaan rakentaa kahdesta johdelevystä ja niiden välisestä eristemateriaalista. Tällaisen levykondensaattorin kapasitanssi määräytyy levyjen pinta-alan [[$A$]], välimatkan [[$d$]] ja väliaineen suhteellisen permittiivisyyden [[$\varepsilon_r$]] mukaan seuraavasti:

[[$\qquad C=\varepsilon_r \varepsilon_0 \dfrac{A}{d}$]].

Kaavassa tyhjiön permittiivisyys [[$\varepsilon_0=8,854 \ 187 \ 818 \cdot 10^{−12}\ \text{ F/m}$]] on luonnonvakio. Suhteellinen permitiivisyys [[$\varepsilon_r$]] on dimensioton luku, joka ilmaisee eristeen permittiivisyyden suhteessa tyhjiön permittiivisyyteen. Esimerkiksi akryylin suhteellinen permittiivisyys on 3,0.

  1. Levykondensaattorissa on kaksi pyöreää metallilevyä, joiden halkaisijat ovat 15 cm. Levyjen etäisyys toisistaan on 1,5 mm ja niiden välissä on akryyliä. Määritä kondensaattorin varaus, kun se on kytketty napajännitteeltään 9,0 voltin jännitelähteeseen.
  2. Eristetäytteinen levykondensaattori on kytkettynä jännitelähteeseen. Muuttuuko sen sähkövaraus ja jännite, kun eriste poistetaan levyjen välistä? Perustele.
  3. Eristetäytteinen levykondensaattori on varattu ja irrotettu jännitelähteestä. Muuttuuko sen sähkövaraus ja jännite, kun eriste poistetaan levyjen välistä? Perustele.