Πού είναι η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή

Αφήθηκαν προς τον εαυτό τους, δύο με το ίδιο όνομαηλεκτρικό φορτίο δεν θέλουν να έχουν καμία σχέση μεταξύ τους. Φεύγουν όσο πιο γρήγορα μπορούν. Έτσι, αν τα σωματίδια αναγκάζονται να κινηθούν το ένα προς το άλλο (όπως συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν η συσσώρευση φορτίου), αντιστέκονται πλήρως αυτό, και για να αυξηθεί η συγκέντρωση των πυκνότητα φορτίου σε ένα αγωγό, ένα ορισμένο ενέργειας πρέπει να αναλωθεί.

Σε μια στατική κατάσταση αυτή η ενέργεια δεν είναιχρησιμοποιείται και χάνεται ανεπανόρθωτα. Αποθηκεύεται με τη μορφή ηλεκτρικού πεδίου - ένα είδος έντασης στο χώρο μεταξύ των φορτισμένων σωματιδίων - μέχρι να μειωθεί η συγκέντρωση φορτίου και να αποκτήσουν και πάλι την ικανότητα να κινούνται ελεύθερα.

Στην περίπτωση αυτή, οι χρεώσεις χρησιμοποιούν την αποθηκευμένη ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου για να αποκτήσουν επιτάχυνση στην πορεία του.

Ο πυκνωτής είναι ένα εξάρτημα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος ειδικά σχεδιασμένο για την αποθήκευση ενός ηλεκτρικού πεδίου.

Η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή είναι η βάση για τη χρήση του σε πολλές ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές.

Η απλή λογική υποδηλώνει ότι ο πυκνωτής,φορτισμένη σε τάση V, για να επιτευχθεί μια νέα κατάσταση απαιτεί QV joules ενέργειας, και αυτή η ποσότητα είναι μόνο η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή, που αποθηκεύονται σε αυτό και είναι έτοιμα για χρήση.

Δυστυχώς, η κοινή λογική εδώ σβήνει. Εάν αισθάνεστε καλά μετά από να πιείτε μια κούπα μπύρας, αυτό δεν σημαίνει ότι θα νιώσετε ακριβώς δύο φορές καλύτερο μετά τη λήψη του δεύτερου.

Στην πραγματικότητα, καθώς προσεγγίζονται οι χρεώσεις, αντιστέκονται όλο και πιο έντονα. Προφανώς, εδώ έχουμε να κάνουμε με μια μη γραμμική διαδικασία.

Ας δούμε πώς προσδιορίζεται η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου ενός πυκνωτή με βάση ένα απλό πείραμα.

Είναι γνωστό ότι το ρεύμα ορίζεται ως η ταχύτητα, sπου κινεί τη φόρτιση. Συνεπώς, αν ο πυκνωτής είναι συνδεδεμένος σε μια σταθεροποιημένη πηγή ρεύματος, το φορτίο Q θα συσσωρευτεί στις πλάκες με σταθερό ρυθμό.

Ας υποθέσουμε ότι παίρνουμε έναν αφόρτιστο πυκνωτή και συνδέουμε τον με ένα τροφοδοτικό που παρέχει σταθερό ρεύμα φόρτισης Ι.

Η τάση στον πυκνωτή αρχίζει από το μηδέν και αυξάνεται γραμμικά μέχρι ο πυκνωτής να φορτιστεί πλήρως. Μετά από αυτό, σταματά. Ονομάζουμε αυτή την τιμή τη μέγιστη τάση V.

Η μέση τάση στον πυκνωτή στη διαδικασίαΤο φορτίο είναι (V / 2), και η μέση ισχύς, αντίστοιχα, είναι I (V / 2). Ο πυκνωτής φορτώθηκε σε χρόνο T δευτερόλεπτα, έτσι ώστε η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή, που αποθηκεύτηκε στη διαδικασία φόρτισης, να είναι ίση με την ΤΙ (V / 2).

W = 1 / 2QV = 1 / 2CV

Παρά την ύπαρξη τεράστιου αριθμού τυποποιημένων μεγεθών, η κατασκευή ενός πυκνωτή δεν διαφέρει σε μια ιδιαίτερη ποικιλία.

Οι περισσότερες από αυτές αποτελούνται από δύο παράλληλεςπλάκες διαχωρισμένες με ένα διηλεκτρικό. Μερικές φορές, για να εξοικονομήσετε χώρο, αυτό το σάντουιτς τυλίγεται σε ένα σωληνάριο σαν ρολό. Και σε ορισμένες περιπτώσεις έχουν πολλά στρώματα, με κάποιο τρόπο συνδεδεμένα μεταξύ τους.

Υπολογισμός της χωρητικότητας ενός πυκνωτή αποτελούμενου από δύομεταλλικές πλάκες με γνωστές φυσικές διαστάσεις συνήθως δεν είναι δύσκολο, καθώς και ο υπολογισμός της προκύπτουσας χωρητικότητας στη σειρά ή την παράλληλη σύνδεση των πυκνωτών.