A kondenzátor energiája és kapacitása

A kondenzátor energiája és kapacitása
A kondenzátor energiája és kapacitása
Anonim

Ha két töltést közölnek két izolált vezetővel, akkor közöttük úgynevezett potenciálkülönbség lesz, ami a töltések nagyságától és a vezetők geometriájától függ. Abban az esetben, ha a töltések nagyságrendileg azonosak, de ellentétes előjelűek, bevezethetjük az elektromos kapacitás definícióját, amiből aztán kaphatunk olyan dolgot, mint a kondenzátor energiája. Egy két vezetőből álló rendszer elektromos kapacitása az egyik töltés és a vezetők közötti potenciálkülönbség aránya.

kondenzátor energiája
kondenzátor energiája

A kondenzátor energiája közvetlenül függ a kapacitástól. Ez az arány számításokkal határozható meg. A kondenzátor energiáját (képletét) a következő lánc képviseli:

W=(CUU)/2=(qq)/(2C)=qU/2, ahol W a kondenzátor energiája, C a kapacitás, U a két lemez közötti potenciálkülönbség (feszültség), q a töltés értéke.

Az elektromos kapacitás értéke az adott vezető méretétől és alakjától, valamint az ezeket a vezetőket elválasztó dielektrikumtól függ. Az olyan rendszert, amelyben az elektromos tér csak egy bizonyos területen koncentrálódik (lokalizálódik), kondenzátornak nevezzük. Az eszközt alkotó vezetők,borítóknak nevezik. Ez az úgynevezett lapos kondenzátor legegyszerűbb kialakítása.

kondenzátor energia képlete
kondenzátor energia képlete

A legegyszerűbb eszköz két lapos lemez, amelyek képesek elektromos áramot vezetni. Ezek a lemezek párhuzamosan vannak elrendezve egy bizonyos (viszonylag kis) távolságra egymástól, és egy bizonyos dielektrikum réteg választja el őket. A kondenzátortér energiája ebben az esetben elsősorban a lemezek között helyezkedik el. A lemezek szélei közelében és néhány környező térben azonban továbbra is meglehetősen gyenge sugárzás keletkezik. A szakirodalom kóbor mezőnek nevezi. A legtöbb esetben ezt elhanyagoljuk, és feltételezzük, hogy a kondenzátor teljes energiája teljesen a lemezek között helyezkedik el. De bizonyos esetekben még mindig figyelembe veszik (főleg ezek a mikrokapacitások, vagy fordítva, szuperkapacitások használatának esetei).

kondenzátor mező energiája
kondenzátor mező energiája

Az elektromos kapacitás (tehát a kondenzátor energiája) közvetlenül függ a lemezektől. Ha megnézi a C \u003d E0S / d képletet, ahol C a kapacitás, E0 egy olyan paraméter értékének az értéke, mint a permittivitás (ebben az esetben a vákuum), és d a távolság értéke. a lemezek között, akkor arra a következtetésre juthatunk, hogy az ilyen lapos kondenzátorok kapacitása fordítottan arányos a lemezek közötti távolság értékével és egyenesen arányos területükkel. Ha a lemezek közötti teret valamilyen speciális dielektrikummal töltjük ki, akkor a kondenzátor energiája és kapacitása E-szeresére nő (E inebben az esetben a permittivitás).

Így most ki tudjuk fejezni a kondenzátor két lemeze (lemeze) között felhalmozódó potenciális energia képletét: W=qEd. A "kondenzátor energiája" fogalmát azonban sokkal egyszerűbb kapacitással kifejezni: W=(CUU)/2.

A párhuzamos és soros csatlakozás képlete igaz marad tetszőleges számú akkumulátorra csatlakoztatott kondenzátorra.

Ajánlott: