Kondenzátor. Energie nabitého kondenzátoru

Od počátku studie elektrické energie řešit otázku jejich akumulaci a zachování to bylo jen v roce 1745 Ewald Jurgen von Kleist a Pieter van Musschenbroek. Tvořil v Dutch Leiden zařízení umožněno akumulovat elektrickou energii a použít ji v případě potřeby.

Leyden jar - prototyp kondenzátor. Jeho použití ve fyzikálních experimentech podporoval studium elektřiny je daleko dopředu možné vytvořit prototyp elektrického proudu.

Co je to kondenzátor

Shromažďovat elektrický náboj a elektřiny - hlavní účel kondenzátoru. Typicky, systém dvou izolovaných vodičů uspořádán co nejblíže k sobě. Prostor mezi vodiči je vyplněn dielektrikem. Akumulovaný náboj na vybraných vodičů heteronymic. Tato nemovitost je opačné náboje přitahují prosazuje větší jejímu hromadění. Dielektrikum je dána dvojí úlohu: čím vyšší je dielektrická konstanta, tím větší je elektrická kapacita, mohou náklady, které nejsou překonat bariéru a neutralizován.

Elektrický výkon - základní fyzikální veličina charakterizující možnost hromadit náboj kondenzátoru. Guides desky zvané elektrické pole se zaměřuje kondenzátor mezi nimi.

Energie nabitý kondenzátor, se zdá, že závisí na jeho schopnosti.

elektrický výkon

Energetický potenciál umožňuje aplikovat (velký elektrický kapacitní) kondenzátoru. Energie nabitého kondenzátoru je používán v případě potřeby aplikovat krátký proudový impuls.

Na jaké hodnoty jsou závislé na elektrické kapacity? Proces začíná s nabíjecím kondenzátorem spojující jeho elektrody k pólům zdroje proudu. Hromadí na jedné desce nabití (hodnota, která q) se bere jako náboje kondenzátoru. Elektrické pole je uprostřed mezi elektrodami má potenciální rozdíl U.

Elektrická kapacita (C) závisí na množství elektrické energie, která se koncentruje v jednom vodiči a pole napětí: C = Q / U.

Tato hodnota se měří v F (farads).

Kapacita celé Zemi nelze srovnávat s kapacitou kondenzátoru, jehož hodnota je zhruba notebook. Nahromaděné silný náboj může být použit v tomto oboru.

Aby však bylo možné uložit neomezený počet elektřiny na deskách není možné. Když se napětí zvýší, aby mohlo dojít k maximální hodnota poruchy kondenzátoru. Destičky byly neutralizovány, což může vést k poškození zařízení. Energie nabitého kondenzátoru je v tomto případě zcela v jeho teplo.

Množství energie,

Vytápění kondenzátoru je díky přeměně energie pole elektrického do interiéru. Schopnost kondenzátoru vykonávat práci na pohyb náboje indikuje přítomnost dostatečný přísun elektrické energie. Chcete-li zjistit, jak velký energie nabitého kondenzátoru, zvážit proces uvolňování napětí. Elektrické pole napětí U q náboj množství proudí z jedné desky na druhou. Podle definice, operace pole se rovná součinu potenciální rozdíl přes množství náboje: A = Qu. Tento vztah je platný pouze pro konstantní hodnoty napětí, ale v procesu pro odvádění deskami kondenzátoru je postupný pokles v jeho nulu. Aby nedošlo k nesrovnalostem, bereme jeho průměr na U / 2.

Elektrický výkon ze vzorce jsou: q = CU.

Proto je energie nabitého kondenzátoru může být stanovena podle vzorce:

W = CU ^2/2.

Vidíme, že jeho velikost je větší, tím je vyšší elektrický výkon a napětí. Chcete-li odpovědět na otázku, co je energie nabitého kondenzátoru, se obrátit na jejich druhu.

Typy kondenzátorů

Vzhledem k tomu, energie elektrického pole soustředěna v kondenzátoru je přímo souvisí s její kapacity a provozu kondenzátoru závisí na jejich strukturální charakteristiky, používat různé typy disků.

1. Tvar desky: plochý, válcový, kulovitý, atd ...
2. Ze změny kapacitance: konstantní (kapacita se nezmění), proměnné (modifikující fyzikální vlastnosti, změna kapacity), ploty. změny kapacitní může být provedena změnou teploty, mechanickým nebo elektrickým napětím. Elektrická kapacita z tuning deskami kondenzátoru změní na změnu prostor.
3. Podle dielektrické typu: plyn, kapalina, pevná dielektrika.
4. Podle dielektrické průměr: sklo, papír, slída, pokovené, keramická, tenké filmy různých kompozic.

V závislosti na druhu rozlišování a dalších kondenzátorů. Energie nabitého kondenzátoru závisí na dielektrických vlastností. Hlavní množství volal permittivity. Elektrická kapacita je přímo úměrná.

deska kondenzátoru

Uvažujme jednoduché zařízení pro sběr elektrického náboje - plochý chladič. Jedná se o fyzikální systém skládající se ze dvou paralelních desek, mezi kterými je dielektrická vrstva.

Forma desky může být obdélníkový, a kruhový. Pokud potřebujete získat variabilní kapacitu, deska je obvykle účtována formě polovičních disků. Otáčení jedné elektrody vzhledem k jinému způsobí změnu v oblasti desek.

Předpokládáme, že plocha jedné desky je S, vzdálenost mezi deskami se rovný d, permitivita plniva - epsilon. Elektrický výkon systému závisí pouze na geometrii kondenzátoru.

C = ₀ εε S / d.

Energie plochého kondenzátoru

Vidíme, že kapacita je přímo úměrná celkové ploše jedné desky a nepřímo úměrná vzdálenosti mezi nimi. Koeficient úměrnosti - elektrická konstanta ε _0. Zvýšení dielektrické konstanty dielektrika zvýší elektrickou kapacitu. Zmenšení plochy desek zajišťuje strunovou kondenzátory. Elektrické pole energií nabitý kondenzátor je závislá na svých geometrických parametrů.

My jsme pomocí výpočtového vzorce: W = CU ^2/2.

energie Stanovení nabitý kondenzátor tvar rovinný se provádí podle vzorce:

W = ₀ εε SU ² / (2d).

Použití kondenzátorů

Schopnost kondenzátorů postupně shromažďovat elektrický náboj dostatečně rychle, aby to se používá v různých oblastech techniky.

Sloučenina s induktory mohou vytvářet rezonanční obvody, filtry aktuální zpětné vazby.

Svítilny, omráčení, ve kterých je prakticky okamžité průtokové množství kondenzátor se používá k vytvoření silné pulzního proudu. kondenzátor nabíjení probíhá od zdroj konstantního proudu. Samotný působí jako prvku kondenzátoru, přeruší obvod. v opačném směru přes lampy výboj je malý ohmický odpor téměř okamžitě. Elektrošok tento prvek je lidské tělo.

Kondenzátor nebo baterie

Schopnost po dlouhou dobu, aby uložený náboj dává velkou příležitost, aby jej použít jako úložiště pro ukládání médií nebo energie. V rozhlase, tato vlastnost je široce používán.

Vyměnit baterii, bohužel, kondenzátor není schopen, protože má funkci vybití. Nahromaděné jejich energie nepřesahuje několik set joulů. Baterii lze skladovat velké zásoby elektrické energie po dlouhou dobu, a prakticky beze ztrát.