Fysiikka 6: Kondensaattori: luku 3.1 Kapasitanssi

Muista, että kun hohtolampulla kosketetaan kappaletta, jolloin lamppu välähtää kappaleen puoleisesta päästä, niin tämä osoittaa että kappaleen varaus on negatiivinen. Muista myös, että pistevarauksen sähkökentässä sähkökentän voimakkuus pienenee etäisyyden kasvaessa (kentän aiheuttajavaraukseen nähden).

 

Kondensaattori

Kondensaattori muodostuu kahdesta lähekkäin olevasta JOHDEkappaleesta, joiden välissä on eristekerros. Kondensaattoreihin voidaan varastoida sähkövarausta ja energiaa. Niitä käytetään esim virtakatkaisimissa estämään kipinöintiä katkaisuhetkellä. Kondensaattoria voidaan käyttää myös mittalaitteena, esim kiihtyvyysantureissa ja paikkasensoreissa.

Kondensaattori voi olla levy- tai säätökondensaattori. Kondensaattorityyppejä ovat mm. polyesterikondensaattorit ja elektrolyyttikondensaattorit. Elektrolyyttikondensaattoreilla on suurempi sähkönvaraamiskyky kuin muilla ulkoisilta mitoiltaan samankokoisilla kondensaattoreilla.

 

3.1 Kapasitanssi

Kondensaattori voidaan varata esim pariston avulla. Silloin pariston plusnapaan kytketty johdelevy varautuu positiivisesti ja toinen johdelevy negatiivisesti. Kaksi lähekkäin olevaa varautunutta johdelevyä muodostavat levykondensaattorin. Varatulla kondensaattorilla on sähköisestä vuorovaikutuksesta johtuvaa potentiaalienergiaa.

Kun kondensaattoria ladataan tasajännitteellä, sen levyt varautuvat. Piirissä havaitaan virta siis vain silloin, kun kondensaattori latautuu tai purkautuu – tasavirta ei kulje kondensaattorin läpi!

Sähkövaraus Q = I∆t

Kondensaattorin kapasitanssi on kondensaattorille ominainen suure, joka kuvaa kondensaattorin sähkönvaraamiskykyä.

Q = CU, missä C on kondensaattorin kapasitanssi. Kapasitanssin yksikkö on 1 F (faradi).

Solukalvo

Solukalvot ovat elimistön omia kondensaattoreita. Kalvo itse on eristekerros, jonka sisä- ja ulkopintojen välillä on millivolttien suuruusluokkaa oleva jännite. Jännite vaikuttaa molekyylien ja ionien virtaamiseen solukalvojen läpi ja siten solujen aineenvaihduntaan.

Nyt mä yritän olla poikkitieteellinen joten laitanpa tähän vähän biologiaa mukaan! Siinä se on, nimittäin solukalvo! Klikkaa kuvia niin näet ne isompana.

 

Solukalvohan koostuu, kuten kuvasta näkyy, siis kahdesta vastakkaisesta fosfolipidikerroksesta. Fosfolipidit muodostuvat glyserolista, johon on esteröityneenä kaksi pitkäketjuista rasvahappoa ja fosforihappo. Rasvahappopää muodostaa fosfolipidin hydrofobisen eli vettä hylkivän, rasvaliukoisen osan, joka on kalvon keskellä. Hydrofiilisen eli vesiliukoisen osan puolestaan muodostaa fosforihappoon kiinnittynyt ryhmä, joka voi olla esimerkiksi hydrofiilinen aminohappo tai jokin muu ryhmä kuten koliini.Hydrofiiliset osat ovat siis uloimpina kalvon sisä- ja ulkopuolella ja niiden keskellä hydrofobiset osat.

Osana solukalvon rakenteeseen kuuluvat myös integraaliset kalvoproteiinit, sfingolipidit ja kolesteroli. Integraaliset proteiinit, joihin kuuluvat ionikanavat, ionipumput, reseptorit ja rakenneproteiinit, voivat olla kalvoon osittain hautautuneina tai ulottua koko kalvon läpi. Integraalisiin proteiineihin liittyneet pitkät hiilihydraattiketjut muodostavat solukalvon uloimman osan, glykokalyksin, joka ulottuu pitkälle solunulkoiseen tilaan.

Biologiahöpötys jatkuu sitten aikoinaan kun pääsen biologian kirjan kimppuun....