Kapasitanssi tarkoittaa osan tai piirin kykyä kerätä ja varastoida energiaa sähkövarauksena.
Kondensaattorit ovat energiaa varastoivia laitteita, joista on saatavilla eri kokoja ja muotoja. Ne koostuvat kahdesta sähköä johtavasta materiaalista (yleensä ohuesta metallista) valmistetusta levystä, joiden välissä on eristeenä keramiikkaa, kalvoa, lasia tai muuta materiaalia (jopa ilmaa).
Eristettä kutsutaan myös dielektriseksi materiaaliksi, ja se tehostaa kondensaattorin varauskykyä. Kondensaattoreita käytetään myös autoteollisuudessa, meriteollisuudessa ja ilmailualalla.
Sisälevyt on johdotettu kahteen ulkoiseen napaan, jotka ovat välillä pitkiä ja kapeita ja muistuttavat pieniä metallisia antenneja tai jalkoja. Nämä navat voidaan kytkeä piiriin.
Kondensaattorit ja akut varastoivat energiaa. Akut vapauttavat energiaa pikkuhiljaa, mutta kondensaattorien energia purkautuu nopeasti.
Esimerkki: Digikameran salamavaloon kiinnitetty kondensaattori kerää energiaa kameran akusta ja vapauttaa sen yhtenä sykäyksenä sulkimen aktivoituessa. Riittävän energian kerääminen uuteen salaman välähdykseen voi kestää sekunnin tai pari kondensaattorin koosta riippuen.
Kondensaattori kerää energiaa (jännitettä) virran kulkiessa sähköpiirin läpi. Kumpikin levy varaa yhtä paljon energiaa. Kun positiivinen levy kerää varausta, sama määrä varausta vapautuu negatiivisesta levystä.
Kun piiristä katkaistaan virta, kondensaattori varastoi keräämänsä energian. Silti pieni määrä energiaa pääsee yleensä karkaamaan.
Kapasitanssi ilmaisee sähkövarauksen suuruutta kussakin johtimessa suhteessa niiden väliseen potentiaalieroon (esim. jännite).
Kondensaattorin kapasitanssiarvo mitataan faradeissa (F). Mittayksikkö on saanut nimensä englantilaiselta fyysikolta, Michael Faradaylta (1791–1867).
Faradi on hyvin suuri kapasitanssin yksikkö. Useimmat kotitalouksien sähkölaitteet sisältävät kondensaattoreita, jotka tuottavat vain murto-osan yhdestä faradista ja usein jopa mikrofaradin (µF) tai pienimmillään jopa pikofaradin (pF).
Superkondensaattorit puolestaan pystyvät varastoimaan hyvinkin suuria sähkövarauksia, jotka vastaavat jopa tuhansia faradeja.
Kapasitanssia voidaan kasvattaa seuraavasti:
- Kondensaattorin levyt (johtimet) voidaan sijoittaa lähemmäs toisiaan.
- Suurempia levyjä käyttämällä hyödytään suuremmasta pinta-alasta.
- Kuhunkin käyttötarkoitukseen voidaan valita paras mahdollinen dielektrinen materiaali, jota käytetään eristeenä.
Sähköpiireissä kondensaattoreita käytetään usein suodattamaan pois tasakomponentti (DC), jolloin vaihtovirta (AC) pääsee vapaasti kulkemaan.
Joissakin digitaalisissa yleismittareissa on erillinen toiminto kapasitanssin mittaukseen. Se tuo seuraavat mahdollisuudet:
- Tuntemattomat ja merkitsemättömät kondensaattorit pystytään tunnistamaan.
- Avoimet ja oikosulussa olevat kondensaattorit pystytään tunnistamaan.
- Kondensaattorien arvot voidaan mitata suoraan ja näyttää mittarin näytöllä.
Lähde: ”Digital Multimeter Principles”, Glen A. Mazur, American Technical Publishers.