Kondensor. Energin av den laddade kondensatorn

Sedan början av studien av el för att lösa frågan om dess ackumulation och bevarande det var först 1745 Ewald Jurgen von Kleist och Pieter van Musschenbroek. Bildades holländska Leiden enhet tillåts att ackumulera elektrisk energi och använda den när det behövs.

Leyden burk - en prototyp kondensator. Dess användning i fysiska experiment främjat studiet av el är långt före möjligt att skapa en prototyp av en elektrisk ström.

Vad är en kondensator

Samla den elektriska laddningen och el - det huvudsakliga syftet med kondensator. Typiskt, ett system av två isolerade ledare anordnade så nära som möjligt till varandra. Utrymmet mellan ledarna är fyllt med ett dielektriskt. Ackumulerad laddning på utvalda ledare heteronymic. Fastigheten är motsatta laddningar attraherar främjar större gasansamling. Det dielektriska ges en dubbel roll: ju högre dielektricitetskonstant, desto större elektrisk kapacitans, kan laddningar inte övervinna barriären och neutraliseras.

Electric kapacitet - den grundläggande fysiska kvantiteten som karakteriserar möjlighet att samla en laddning av kondensatorn. Guider plattor kallas elektriskt fält fokuserar kondensator däremellan.

Energy laddad kondensator, det verkar bero på dess kapacitet.

elektrisk kapacitet

Energipotential gör det möjligt att applicera (en stor elektrisk kapacitans) hos kondensatorn. Energin av den laddade kondensatorn används för att applicera korta strömpuls vid behov.

På vilka värden beror på elektrisk kapacitet? Processen börjar med den laddningskondensator ansluter dess elektroder till polerna hos en strömkälla. Ackumuleras på en laddning platta (vars värde q) tas som laddningen på kondensatorn. Det elektriska fältet är centrerad mellan elektroderna har en potentialskillnad U.

Elektrisk kapacitans (C) beror på den mängd elektricitet som är koncentrerad på den ena ledaren och den fältspänningen: C = q / U.

Detta värde mäts i F (fårad).

Kapaciteten för hela jorden kan inte jämföras med kondensatorns kapacitans, vars värde är ungefär den bärbara datorn. Ackumulerade kraftfull laddning kan användas inom området.

Men för att spara ett obegränsat antal el på plattorna är inte möjligt. När spänningen ökar till ett maximalt värde på kondensatorn nedbrytning kan inträffa. Plattorna neutraliseras, vilket kan leda till skador på enheten. Energin i en laddad kondensator i det här fallet är helt i sitt heat.

Den mängd energi som

Upphettning av kondensatorn beror på omvandling av elektrisk fältenergi in i det inre. Förmågan hos kondensatorn att utföra arbetet om fri rörlighet för laddningen indikerar närvaron av ett tillräckligt utbud av el. För att avgöra hur stor energi av en laddad kondensator, anser processen avspännings. Det elektriska fältet spänningen U q laddningsmängden strömmar från en platta till en annan. Per definition är en operation fält lika med produkten av den potentiella skillnaden över laddningsmängden: A = Qu. Denna relation är giltigt endast för en konstant spänningsvärde, men i processen för utmatning kondensatorplattorna är en gradvis minskning av dess noll. För att undvika avvikelser tar vi hans genomsnitt till U / 2.

Elektrisk kapacitet från formeln har: q = CU.

Följaktligen kan energin hos en laddad kondensator bestämmas enligt formeln:

W = CU ^2/2.

Vi ser att dess storlek är större ju högre elektrisk kapacitet och spänning. För att besvara frågan om vad som är energin hos en laddad kondensator, vända sig till deras art.

typer av kondensatorer

Eftersom energin hos det elektriska fältet koncentreras i kondensatorn är direkt relaterad till dess kapacitans och kondensatorn-funktionen beror på deras strukturella egenskaper, använda olika typer av enheter.

1. Formen på plattorna: platt, cylindrisk, sfärisk, etc ...
2. Från förändringen i kapacitans: konstant (kapaciteten ändras inte), variabler (modifierar de fysikaliska egenskaperna, ändra kapacitet), trimmers. Kapacitansändringen kan utföras genom att ändra temperaturen, mekanisk eller elektrisk spänning. Elektriska kapacitans tuning kondensatorplattor ändrar förändringen området.
3. Enligt den dielektriska typ: gas, vätska, fast dielektrikum.
4. Enligt den dielektriska medelvärdet: glas, papper, glimmer, metalliserade, keramiska, tunnfilmer av olika kompositioner.

Beroende på vilken typ av skillnad och andra kondensatorer. Energin i den laddade kondensatorn beror på de dielektriska egenskaperna. Huvud mängd kallas permittiviteten. Elektrisk kapacitans är direkt proportionell mot den.

plattkondensator

Låt oss betrakta en enkel anordning för att samla elektrisk laddning - en platt kondensor. Detta är ett fysiskt system bestående av två parallella plattor mellan vilka det dielektriska skiktet.

Formulär plattor kan vara rektangulära, och cirkulära. Om du behöver för att få en variabel kapacitet plattan vanligtvis belastar form av halvskivor. Rotation av en elektrod relativt en annan orsakar en förändring i området för plattorna.

Vi antar att området för en platta är S, avståndet mellan plattorna tar lika d, permittivitet filler - ε. Electric systemets kapacitet beror enbart på geometrin av kondensatorn.

C = εε ₀ S / d.

Energin av den plana kondensatorn

Vi ser att kapacitansen är direkt proportionell mot den totala ytan av den ena plattan och omvänt proportionell mot avståndet däremellan. Koefficienten proportionalitets - elektrisk konstant ε _0. Öka den dielektriska konstanten för det dielektriska kommer att öka den elektriska kapacitansen. Att minska området av plattorna ger en trimmer kondensatorer. Elektriskt fält energi laddad kondensator beror på dess geometriska parametrar.

Vi använder en beräkningsformel: W = CU ^2/2.

Bestämnings energi laddade kondensatorn plan form utföres enligt formeln:

W = εε ₀ SU ² / (2d).

Användningen av kondensatorer

Förmågan hos kondensatorerna gradvis samla den elektriska laddningen tillräckligt snabbt för att ge den används i olika teknikområden.

Förening med induktorer kan skapa resonanskretsar, filtrerar den strömåterkopplingskrets.

Ficklampor, bedöva, i vilka det finns praktiskt taget momentan urladdningskapacitet kondensator används för att skapa en stark pulsström. kondensator laddningen sker från konstantströmkällan. Själv fungerar som ett kondensatorelement, bryter kretsen. i den motsatta riktningen genom lampan urladdningen är liten ohmskt motstånd nästan omedelbart. Den elektro detta element är den mänskliga kroppen.

Kondensator eller batteri

Möjligheten för en lång tid för att hålla den lagrade laddningen ger en stor möjlighet att använda den som en lagringsmedia eller lagring av energi. I radio är den här egenskapen i stor utsträckning.

Byt ut batteriet, tyvärr, är kondensatorn inte kan, eftersom det har en funktion för urladdning. Ackumulerad deras energi inte överstiger några hundra joule. Batteriet kan lagra stort utbud av elkraft under en lång tid, och praktiskt taget ingen förlust.