Condensador. L'energia del condensador carregat

Des de l'inici de l'estudi de l'electricitat per a resoldre la qüestió de la seva acumulació i preservació va ser només en 1745 Ewald Jurgen von Kleist i Pieter van Musschenbroek. Format en el dispositiu holandesa de Leiden es permet l'acumulació d'energia elèctrica i usar-lo quan sigui necessari.

Leyden jar - un condensador prototip. El seu ús en experiments físics va promoure l'estudi de l'electricitat està molt per davant possible crear un prototip d'un corrent elèctric.

Què és un condensador

Recollir la càrrega elèctrica i l'electricitat - el propòsit principal del condensador. Típicament, un sistema de dos conductors aïllats disposats el més a prop possible entre si. L'espai entre els conductors s'omple amb un dielèctric. càrrega acumulada en els conductors seleccionats heteronímico. La propietat és càrregues oposades s'atreuen promou una major seva acumulació. El dielèctric es dóna una doble funció: com més gran és la constant dielèctrica, més gran és la capacitància elèctrica, les càrregues no poden superar la barrera i es va neutralitzar.

capacitat elèctrica - la magnitud física bàsica que caracteritza l'oportunitat d'acumular una càrrega del condensador. plaques Guies anomenats camp elèctric se centra entre els mateixos condensador.

Energia carregat el condensador, que sembla dependre de la seva capacitat.

capacitat elèctrica

Potencial energètic fa que sigui possible l'aplicació (una gran capacitat elèctrica) del condensador. L'energia del condensador carregat s'utilitza per aplicar impuls de corrent curt si cal.

Pel que els valors depenen de la capacitat elèctrica? El procés comença amb el condensador de càrrega que connecta els seus elèctrodes als pols d'una font de corrent. S'acumulen en una càrrega de placa (el valor dels quals q) es pren com la càrrega en el condensador. El camp elèctric està centrada entre els elèctrodes té una diferència de potencial U.

capacitància elèctrica (C) depèn de la quantitat d'electricitat que es va concentrar en un conductor i la tensió de camp: C = q / O.

Aquest valor es mesura en F (farads).

La capacitat de tota la Terra no pot ser comparat amb la capacitància del condensador, el valor és aproximadament la portàtil. poderosa càrrega acumulada es pot utilitzar en la matèria.

No obstant això, per guardar un nombre il·limitat d'energia elèctrica en les plaques no és possible. Quan el voltatge augmenta a es pot produir un valor màxim de desglossament condensador. Les plaques es neutralitzen, que pot conduir a danys del dispositiu. L'energia d'un condensador carregat en aquest cas és del tot en la seva calor.

La quantitat d'energia

Calefacció del condensador és a causa de la conversió de l'energia del camp elèctric a l'interior. La capacitat del condensador per a realitzar el treball sobre el moviment de la càrrega indica la presència d'un subministrament adequat d'electricitat. Per determinar la magnitud de l'energia d'un condensador carregat, consideri el procés de distensió. El voltatge de camp elèctric U quantitat Q de càrrega flueix d'una placa a una altra. Per definició, un camp d'operació és igual al producte de la diferència de potencial a través de la quantitat de càrrega: A = Qu. Aquesta relació només és vàlida per a un valor de tensió constant, però en el procés per a la descàrrega de les plaques del condensador és una disminució gradual en el seu zero. Per evitar discrepàncies, prenem la seva mitjana a T / 2.

la capacitat elèctrica de la fórmula té: q = CU.

Per tant, l'energia d'un condensador carregat es pot determinar d'acord amb la fórmula:

W = CU ^2/2.

Veiem que la seva magnitud és més gran com més gran és la capacitat elèctrica i la tensió. Per respondre a la pregunta de què és l'energia d'un condensador carregat, al seu torn, a la seva espècie.

tipus de condensadors

Atès que l'energia del camp elèctric es concentra en el condensador està directament relacionada amb la seva capacitància i el funcionament del condensador depèn de les seves característiques estructurals, utilitzar diferents tipus d'unitats.

1. La forma de les plaques: plana, cilíndrica, esfèrica, etc ...
2. A partir del canvi en la capacitància: constant (la capacitat no es canvia), variables (modificació de les propietats físiques, el canvi de la capacitat), condensadors d'ajustament. canvi de la capacitància es pot dur a terme canviant la temperatura, mecànic o la tensió elèctrica. capacitància elèctrica de les plaques del condensador de sintonització canvia l'àrea de canvi.
3. Segons el tipus dielèctric: gas, líquid, dielèctric sòlid.
4. D'acord amb la mitjana dielèctrica: vidre, paper, mica, metal·litzades, de ceràmica, pel·lícules primes de diverses composicions.

Depenent del tipus de distinció i altres condensadors. L'energia del condensador carregat depèn de les propietats dielèctriques. La quantitat principal, anomenada permitivitat. capacitància elèctrica és directament proporcional a aquesta.

condensador de plaques

Considerem un senzill dispositiu de recollida de càrrega elèctrica - un condensador pla. Aquest és un sistema físic que consta de dues plaques paral·leles entre les que la capa dielèctrica.

plaques de forma pot ser rectangular, i circular. Si necessita rebre una capacitat variable, la placa es carrega generalment a la forma de mitges discos. La rotació d'un elèctrode respecte a un altre provoca un canvi en l'àrea de les plaques.

Suposem que l'àrea d'una placa és S, la distància entre les plaques de presa igual d, permitivitat de farciment - ε. capacitat elèctrica del sistema depèn només de la geometria del condensador.

C = εε ₀ S / d.

L'energia del condensador pla

Veiem que la capacitància és directament proporcional a la superfície total d'una placa i inversament proporcional a la distància entre elles. El coeficient de proporcionalitat - elèctrica ε constant _0. L'augment de la constant dielèctrica del dielèctric augmentarà la capacitat elèctrica. La reducció de la superfície de les plaques proporciona un condensadors d'ajustament. carregada d'energia condensador de camp elèctric depèn dels seus paràmetres geomètrics.

Estem utilitzant una fórmula de càlcul: W = CU ^2/2.

determinació energia carregada forma plana condensador es porta a terme d'acord amb la fórmula:

W = εε ₀ SU ² / (2D).

L'ús de condensadors

La capacitat dels condensadors recollir gradualment la càrrega elèctrica amb la suficient rapidesa per donar-li s'utilitza en diversos camps de la tecnologia.

Compost amb inductors poden crear circuits ressonants, filtra el circuit de realimentació de corrent.

Llanternes, atordiment, en què no hi ha pràcticament instantània condensador capacitat de descàrrega s'utilitza per crear un corrent de pols fort. càrrega dels condensadors té lloc des de la font de corrent constant. Actua per si mateix com un element de condensador, es trenca el circuit. en la direcció oposada a través del llum de la descàrrega és petita resistència òhmica gairebé instantàniament. El electroshock aquest element és el cos humà.

Condensador o bateria

La capacitat d'un llarg temps per mantenir la càrrega emmagatzemada dóna una gran oportunitat per a utilitzar-lo com a dispositiu d'emmagatzematge o mitjà d'emmagatzematge d'energia. A la ràdio, aquesta propietat s'utilitza àmpliament.

Substitueix la bateria, per desgràcia, el condensador no és capaç de fer-ho, ja que té una característica de descàrrega. La seva energia acumulada no superi uns pocs centenars de juliols. La bateria pot emmagatzemar gran quantitat d'energia elèctrica per un llarg temps, i amb pràcticament cap pèrdua.