Pojemność elektryczna jest wielkością, zdefiniowaną jako stosunek ładunku elektrycznego znajdującego się na danym przewodniku do wartości potencjału tego przewodnika.
\(C= \frac{q}{V} \)
gdzie: C – pojemność elektryczna, q – ładunek elektryczny, V – potencjał.
Pojemność elektryczna jest wielkością stałą dla danego przewodnika, informującą jak duży ładunek należy zgromadzić na powierzchni przewodnika, aby go naładować do potencjału równego 1 wolt.
Jednostką pojemności elektrycznej jest farad, który jest równy kulomb na wolt - \(1F= \frac{1C}{1V} \) .
Jeden farad jest jednostką bardzo dużą, dlatego w fizyce używa się jednostek mniejszych, takich jak np.:
1μF = 10-6F – mikrofarad
1nF = 10-9F – nanofarad
1pF = 10-12F – pikofarad
Pojemność elektryczna przewodnika – przykład.
Jaka jest pojemność elektryczna kuli o promieniu r, znajdującej się w próżni? Jaki promień powinna mieć ta kula, by jej pojemność była równa 1F?
Rozwiązanie:
Ponieważ \(C= \frac{q}{V} \) oraz \(V= \frac{k _{0} q}{r} \) , to:
\(C= \frac{q}{ \frac{k _{0}q }{r} } = \frac{r}{k _{0} } \)
Aby wyznaczyć promień kuli o pojemności elektrycznej równej 1F, należy przekształcić ostatnie równanie, otrzymamy wówczas:
\(r=k _{0}C=9 \cdot 10 ^{9} \frac{Nm ^{2} }{C ^{2} } \cdot 1F=9 \cdot 10 ^{9} m=9mldn\)
Uzyskany wynik pokazuje jak wielką jednostką jest jeden farad.