Condenser. Tenaga kapasitor yang dikenakan

Sejak permulaan kajian elektrik, masalah pengumpulan dan pemuliharaannya diselesaikan hanya pada tahun 1745 oleh Ewald Jürgen von Kleist dan Peter van Mushenbruck. Dicipta dalam peranti Belanda Leyden yang dibenarkan untuk mengumpul tenaga elektrik dan menggunakannya jika perlu.

Bank Leiden adalah prototaip kondensor. Penggunaannya dalam eksperimen fizikal telah memajukan kajian elektrik jauh di hadapan, ia telah memungkinkan untuk mencipta prototaip arus elektrik.

Apakah kapasitor?

Mengumpul caj elektrik dan elektrik adalah tujuan utama kapasitor. Biasanya sistem dua konduktor terlindung terletak sedekat mungkin antara satu sama lain. Ruang antara konduktor dipenuhi dengan dielektrik. Caj yang terkumpul di konduktor dipilih dengan caj yang berbeza. Properti tidak seperti caj yang menarik menyumbang kepada pengumpulan yang lebih besar. Dielektrik mempunyai peranan dwi: semakin besar pemalar dielektrik, semakin besar kapasiti elektrik, caj tidak dapat mengatasi penghalang dan menjadi neutral.

Kapasiti elektrik adalah kuantiti fizikal utama yang mencirikan keupayaan kapasitor untuk mengumpul caj. Konduktor dipanggil plat, medan elektrik pusat kapasitor di antara mereka.

Tenaga kapasitor yang dikenakan, nampaknya, bergantung kepada kapasitinya.

Kapasiti elektrik

Potensi tenaga menjadikannya mudah untuk digunakan (capacitance elektrik besar) kapasitor. Tenaga kapasitor yang dikenakan digunakan, jika perlu, untuk menggunakan nadi semasa jangka pendek.

Apakah nilai-nilai keupayaan elektrik? Proses mengecas kapasitor bermula dengan sambungan platnya ke tiang sumber semasa. Caj yang terkumpul pada satu plat (nilai yang mana q) diambil sebagai caj kapasitor. Medan elektrik, tertumpu di antara plat, mempunyai potensi perbezaan U.

Kapasiti elektrik (C) bergantung kepada jumlah elektrik yang tertumpu pada satu konduktor, dan voltan medan: C = q / U.

Nilai ini diukur dalam Φ (farads).

Kapasiti seluruh Bumi tidak dapat dibandingkan dengan kapasitansi kapasitor, nilai yang kira-kira dari notebook. Caj berkuasa terkumpul boleh digunakan dalam kejuruteraan.

Walau bagaimanapun, tidak ada kemungkinan untuk mengumpul jumlah elektrik tanpa had di atas pinggan. Apabila voltan naik ke nilai maksimum, pecahan kapasitor mungkin berlaku. Plat dineutralkan, yang boleh mengakibatkan kerosakan pada peranti. Oleh itu, tenaga kapasitor yang dikenakan itu benar-benar digunakan untuk memanaskannya.

Nilai tenaga

Pemanasan kapasitor adalah disebabkan oleh transformasi tenaga medan elektrik ke arah dalaman. Keupayaan kapasitor untuk melaksanakan kerja untuk memindahkan caj itu menunjukkan adanya bekalan elektrik yang mencukupi. Untuk menentukan berapa besar tenaga kapasitor dikenakan, mari kita pertimbangkan proses pelepasannya. Di bawah tindakan medan elektrik oleh voltan U, caj q mengalir dari satu plat ke yang lain. Secara definisi, kerja medan adalah sama dengan hasil perbezaan potensi dengan jumlah pertanggungjawaban: A = qU. Hubungan ini hanya sah untuk nilai voltan malar, tetapi dalam proses pelepasan pada plat kapasitor, ia secara beransur-ansur berkurangan kepada sifar. Untuk mengelakkan ketidaktepatan, marilah kita mengambil nilai puratanya U / 2.

Daripada formula untuk kapasiti elektrik, kami mempunyai: q = CU.

Oleh itu tenaga kapasitor yang dikenakan boleh ditentukan oleh formula:

W = CU 2/2.

Kita melihat bahawa magnitudnya lebih besar, semakin tinggi kapasiti elektrik dan voltan. Untuk menjawab persoalan apakah tenaga kapasitor yang dikenakan, marilah kita beralih kepada varieti mereka.

Jenis kapasitor

Oleh kerana tenaga medan elektrik tertumpu di dalam kapasitor secara langsung berkaitan dengan kapasitansinya, dan pengendalian kapasitor bergantung pada ciri reka bentuk mereka, pelbagai jenis peranti penyimpanan digunakan.

1. Bentuk plat: rata, silinder, bulat, dan lain-lain.
2. Dengan menukar kapasiti: tetap (kapasiti tidak berubah), pemboleh ubah (mengubah sifat fizikal, mengubah kapasitansi), mengurangkan. Menukar kapasiti boleh dilakukan dengan menukar suhu, voltan mekanikal atau elektrik. Kapasiti elektrik kapasitor trimmer berbeza dengan kawasan plat.
3. Mengikut jenis dielektrik: gas, cecair, dengan padat dielektrik.
4. Dengan jenis dielektrik: kaca, kertas, mika, logam, seramik, filem nipis daripada filem pelbagai komposisi.

Bergantung kepada jenis, terdapat kapasitor yang berlainan. Tenaga kapasitor yang dikenakan bergantung kepada sifat-sifat dielektrik. Kuantiti utama dipanggil permittivity. Kapasiti elektrik berkadar terus dengannya.

Kapasitor rata

Pertimbangkan peranti paling mudah untuk mengumpul caj elektrik - kapasitor rata. Ini adalah sistem fizikal dua plat selari, di antara yang ada lapisan dielektrik.

Bentuk pinggan boleh segi empat tepat dan bulat. Sekiranya perlu untuk mendapatkan kapasitatif pembolehubah, maka plat akan diambil dalam bentuk cakera separuh. Menghidupkan satu menghadap relatif kepada yang lain membawa kepada perubahan dalam bidang plat.

Kami mengandaikan bahawa kawasan satu pinggan adalah S, jarak antara plat diandaikan sama dengan d, keupayaan pengisi adalah ε. Kapasiti elektrik sistem sedemikian bergantung hanya pada geometri kapasitor.

C = εε ₀ S / d.

Tenaga kapasitor rata

Kita melihat bahawa kapasiti kapasitor adalah berkadar terus dengan jumlah kawasan satu plat dan berkadar songsang dengan jarak di antara mereka. Koefisien kekompadan adalah pemalar elektrik ε ₀ . Meningkatkan pemecahan dielektrik bagi dielektrik akan meningkatkan kapasiti elektrik. Pengurangan dalam kawasan pinggan membuat kemungkinan untuk mendapatkan kapasitor penalaan. Tenaga medan elektrik kapasitor dikenakan bergantung pada parameter geometrinya.

Kami menggunakan formula pengiraan: W = CU 2/2.

Penentuan tenaga kapasitor berbayar bentuk planar dilakukan mengikut formula:

W = εε ₀ SU ² / (2d).

Penggunaan kapasitor

Keupayaan kapasitor lancar mengumpul caj elektrik dan memberikannya dengan cepat dalam pelbagai bidang teknologi.

Sambungan dengan induktor membolehkan penciptaan litar berayun, penapis semasa, litar umpan balik.

Bola lampu, kejutan elektrik, di mana pelepasan hampir seketika berlaku, gunakan keupayaan kapasitor untuk mencipta nadi semasa yang kuat. Kapasitor dicaj dari sumber kuasa DC. Condenser itu sendiri bertindak sebagai elemen yang mengalir litar. Pelepasan dalam arah yang bertentangan berlaku melalui lampu rintangan ohmic yang kecil hampir seketika. Dalam kejutan elektrik, elemen ini adalah tubuh manusia.

Condenser atau bateri

Keupayaan untuk menyimpan caj terkumpul untuk masa yang lama memberikan peluang yang baik untuk menggunakannya sebagai simpanan maklumat atau simpanan tenaga. Dalam kejuruteraan radio harta ini digunakan secara meluas.

Gantikan bateri, malangnya, kapasitor tidak dapat, kerana ia mempunyai ciri untuk melepaskan. Tenaga yang terkumpul olehnya tidak melebihi beberapa ratus joules. Bateri boleh menyimpan bekalan elektrik yang besar untuk jangka masa yang lama dan praktikal tanpa kehilangan.