Kondenzátor je elektrotechnická součástka, která umožňuje uchovávat energii v podobě elektrického pole. Je tvořena dvěma vodivými elektrodami oddělenými izolující vrstvou (dielektrikem). Její základní charakteristikou je kapacita.

Nabíjení kondenzátoru

Základní vlastnosti si vysvětlíme na konstrukčně nejjednodušším deskovém kondezátoru. V obrázku 18.32 jsme pro názornost kondenzátor hodně zvětšili. Po připojení ke stejnosměrnému zdroji se desky nabíjí. Zdroj odsává elektrony z desky A a přečerpává je na desku B. Po určité době dospěje obvod do ustáleného stavu, kdy je napětí na kondenzátoru \(U_{AB}\) stejné jako napětí na zdroji \(U_{PN}\). Ze zákona zachování náboje je zřejmé, že náboj na deskách musí být až na znaménko stejně velký \(Q_A=-Q_B\) (zdroj přečerpal elektrony z jedné desky na druhou).

Kapacita kondenzátoru

Čím větší je napětí zdroje, tím více částic s nábojem se přenese z jedné desky na druhou. Náboj \(Q\) na kladné desce je přímo úměrný napětí \(U\) mezi elektrodami kondenzátoru,

\[ Q = CU\;. \]

Konstanta úměrnosti \(C\) se nazývá kapacita kondenzátoru. Jednotkou kapacity je farad F. Běžně můžeme koupit kondenzátory s kapacitou od desítek pF do jednotek mF. Kapacita závisí na tvaru, velikosti a materiálu, z nějž je kondenzátor vyroben. V případě deskového kondenzátoru platí

\[ C = \varepsilon\frac{S}{d}\;, \]

kde \(S\) je plocha desek, \(d\) jejich vzdálenost a \(\varepsilon\) permitivita izolantu mezi deskami. Vidíme tedy, že kondenzátor velké kapacity získáme, pokud bude mít velké desky blízko u sebe.

Energie nabitého kondenzátoru

Nabitím kondenzátoru vzniká mezi deskami elektrické pole a s existencí elektrického pole je spojena i určitá energie. Nabíjením se energie v kondenzátoru ukládá ve formě elektrického pole, vybíjením si ji můžeme vzít zpět. Oproti nabíjení akumulátoru, kde je energie uložena ve formě chemických látek, je nabíjení kondenzátoru neporovnatelně rychlejší.

Energie nabitého kondenzátoru se rovná práci, kterou vykonal zdroj přesunutím nábojů z jedné desky na druhou. Vypočítáme ji podle vztahu

\[ \mathcal{E}_\mathrm{C} = \frac12 CU^2\;, \]

kde \(C\) je kapacita kondenzátoru a \(U\) napětí mezi jeho elektrodami. Energii kondenzátoru jsme označili zdobným \(\mathcal{E}_\mathrm{C}\), aby nedošlo k záměně s vektorovou intenzitou elektrického pole \(\Vec{E}\), neboť se jedná o zcela odlišné veličiny.

Využití kondenzátorů