Condensator. Energia condensatorului încărcat

De la începutul studiului de energie electrică pentru a rezolva problema acumulării și conservării sale a fost doar în 1745 Ewald Jurgen von Kleist și Pieter van Musschenbroek. Formată în dispozitiv olandez Leiden permis să acumuleze energie electrică și de a folosi atunci când este necesar.

Leyden borcan - un condensator prototip. Utilizarea sa în experimente fizice a promovat studiul de energie electrică este departe posibil pentru a crea un prototip al unui curent electric.

Ce este un condensator

Se colectează sarcina electrică și de energie electrică - scopul principal al condensatorului. De obicei, un sistem de două conductoare izolate dispuse cât mai aproape posibil unul de altul. Spațiul dintre conductori este umplut cu un dielectric. taxa acumulată pe conductori selectate heteronymic. Proprietatea este taxele opuse atrage promovează o mai mare acumulare ei. Dielectric este dat un dublu rol: cu cât constanta dielectrică, cu atât mai mare capacitate electrică, taxele nu pot depăși bariera și neutralizate.

Capacitatea electrică - cantitatea fizică de bază care caracterizează posibilitatea de a acumula o taxă de condensator. Placi Ghiduri numit câmp electric se concentrează condensator între ele.

Energia încărcat condensator, se pare că depinde de capacitatea sa.

Capacitatea electrică

energie potențială face posibilă aplicarea (o capacitate electrică mare) a condensatorului. Energia condensatorului încărcat este utilizat pentru a aplica impuls de curent scurt, dacă este necesar.

Pe ce valori depind de capacitatea electrică? Procesul începe cu condensator de încărcare conectarea electrozilor sale la polii unei surse de curent. Acumulează o singură încărcare placă (valoarea care q) este luată ca taxa pe condensator. Câmpul electric este centrat între electrozi are o diferență de potențial U.

volumului electric (C) depinde de cantitatea de energie electrică, care este concentrată pe un conductor și tensiunea de câmp: C = q / U.

Această valoare este măsurată în F (farazi).

Capacitatea întregului Pământ nu poate fi comparat cu capacitatea condensatorului, a cărui valoare este de aproximativ notebook - ul. taxa de puternic Acumulate pot fi utilizate în domeniu.

Cu toate acestea, pentru a salva un număr nelimitat de energie electrică pe plăcile nu este posibilă. Atunci când tensiunea crește la poate să apară o valoare maximă de defalcare condensator. Plăcile sunt neutralizate, ceea ce poate duce la deteriorarea dispozitivului. Energia unui condensator încărcat în acest caz este în întregime în căldura lui.

Cantitatea de energie

Încălzirea condensator se datorează conversiei energiei câmpului electric în interior. Capacitatea condensatorului de a efectua lucrările privind circulația taxei indică prezența unei cantități adecvate de energie electrică. Pentru a determina cât de mare energia unui condensator încărcat, ia în considerare procesul de destindere. Tensiunea de câmp electric U cantitate de încărcare q curge de la o placă la alta. Prin definiție, un câmp de funcționare este egală cu produsul din diferența de potențial în întreaga cantitate de încărcare: A = qu. Această relație este valabilă numai pentru o valoare constantă de tensiune, dar în procesul de descărcare a plăcilor condensatorului este o scădere treptată a acesteia la zero. Pentru a evita discrepanțe, să luăm media lui la U / 2.

Capacitatea electrică din formula au: q = CU.

Prin urmare, energia unui condensator încărcat poate fi determinată conform formulei:

W = CU ^2/2.

Vedem că amploarea ei este mai mare cu atât mai mare capacitate electrică și tensiune. Pentru a răspunde la întrebarea de ce este energia unui condensator încărcat, la rândul său, specia lor.

tipuri de condensatoare

Deoarece energia câmpului electric concentrat în condensator este direct legată de capacitatea sa de funcționare și condensator depinde de caracteristicile lor structurale, utilizează diferite tipuri de unități.

1. Forma plăcilor: plate, cilindrice, sferice, etc ...
2. De la schimbarea capacitate: constantă (capacitatea nu este schimbat), variabile (modificarea proprietăților fizice, schimbarea capacității), Trimere. schimbarea capacitanță poate fi realizată prin modificarea temperaturii, mecanice sau tensiune electrică. capacitate electrică a plăcilor de tuning condensator modifică zona de schimbare.
3. În funcție de tipul de dielectric: gaz, lichid, solid dielectric.
4. Conform mediei dielectrice: sticlă, hârtie, mică, metalizați ceramice, subtiri pelicule de diferite compoziții.

În funcție de tipul de distincție și a altor condensatoare. Energia condensatorului încărcat depinde de proprietățile dielectrice. Cantitatea principală numită permitivitatea. capacitanță electrică este direct proporțională cu acesta.

condensator placă

Să considerăm un dispozitiv simplu de colectare a sarcinii electrice - un condensator plat. Acesta este un sistem fizic format din două plăci paralele între care stratul dielectric.

plăci de formă pot fi dreptunghiulare și circulare. Dacă aveți nevoie pentru a primi o capacitate variabilă, placa se percepe de obicei în formă de jumătăți de discuri. Rotația un electrod în raport cu altul determină o schimbare în zona plăcilor.

Presupunem că suprafața unei plăci este S, distanța dintre plăcile d ia egal, permitivitate umplere - ε. Capacitatea electrică a sistemului depinde numai de geometria condensatorului.

C = εε ₀ S / d.

Energia condensatorului plat

Vedem că capacitatea este direct proporțională cu suprafața totală a unei plăci și invers proporțională cu distanța între acestea. Coeficientul de proporționalitate - electric constant gruparea e _0. Creșterea constantă dielectrică a dielectric va crește capacitatea electrică. Reducerea zona plăcilor oferă o condensatori trimmer. Câmpul electric condensator energetic încărcat depinde de parametrii geometrici.

Noi folosim o formulă de calcul: W = CU ^2/2.

încărcat formă condensator planar energie Determinarea se realizează în conformitate cu formula:

W = εε ₀ SU ² / (2d).

Utilizarea condensatoarelor

Capacitatea condensatoarelor colecta treptat sarcina electrică suficient de repede pentru a da este utilizat în diferite domenii ale tehnologiei.

Compusul cu inductoare poate crea circuite rezonante, filtre circuitul de feedback-ul curent.

Lanterne, paralizante, în care există practic instantanee condensator capacitate de descărcare este utilizat pentru a crea un puternic curent de impuls. condensator de încărcare are loc de la sursa de curent constant. În sine acționează ca un element de condensator, întrerupe circuitul. în direcția opusă prin lampa de descărcare de gestiune este mică rezistență ohmică aproape instantaneu. Acest element șoc electric este corpul uman.

Condensator sau o baterie

Capacitatea de mult timp pentru a menține încărcătura stocată oferă o mare oportunitate de a folosi ca stocare medii de stocare sau de energie. În radio, această proprietate este utilizat pe scară largă.

Înlocuiți bateria, din păcate, condensator nu este în măsură să, deoarece are o caracteristică de descărcare. Energia acumulată lor nu depășește câteva sute de jouli. Bateria poate stoca mare de alimentare cu energie electrică pentru o lungă perioadă de timp și cu aproape nici o pierdere.